專利名稱：非金屬微細(xì)管束換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于熱交換器，具體涉及一種非金屬材料的微細(xì)管束換熱器。 技術(shù)背景隨著微型機械技術(shù)的廣泛應(yīng)用，那么微機械中超高熱流密度的散熱問題成為亟待解決的難題，同時根據(jù)節(jié)能減排的切實需要，研制更加高效緊湊的換熱設(shè)備具有重要意義。目前在換熱設(shè)備中，金屬管殼式換熱器仍占有相當(dāng)大的比例。這種傳統(tǒng)管殼式換熱器的缺陷是，管徑相對較粗，換熱管束較長，溫度分布不均勻，換熱效率低。而且據(jù)統(tǒng)計60% 以上金屬設(shè)備的報廢都與腐蝕有關(guān)。所以選擇耐腐蝕的非金屬(比如聚四氟乙烯，聚全氟乙丙烯)材料制造換熱器則具有很好的抗腐蝕性。由于微細(xì)管束換熱器具有很高的換熱面積與體積比和超強的承壓能力等特點，日益受到人們的青睞?！肮艿朗轿⒐軗Q熱器”(ZL 200710057134. 7)；以及“具有微細(xì)通道結(jié)構(gòu)的高效換熱管”(ZL 200810143021.3)等所公開的技術(shù)；其換熱器由外管和不導(dǎo)通的內(nèi)管套裝而成，在內(nèi)外管之間形成水力直徑小于 3mm的規(guī)則或不規(guī)則的微細(xì)通道。但是該換熱管的制作工藝非常困難，而且所用材料仍是金屬管?！氨」芨咝Q熱器”(ZL 2001131478. 8)是一種具有高效強化換熱特點的殼式換熱器，主要技術(shù)特征是將大管徑換熱管束換成了薄壁小管徑換熱管束，仍然采用金屬材質(zhì)。 金屬材質(zhì)的傳熱效果的確優(yōu)于非金屬相材質(zhì)，但是金屬材質(zhì)管徑越小、管壁越薄，越難以加工，更重要的是耐腐蝕性巨差，使用壽命短、制造成本相當(dāng)高。
發(fā)明內(nèi)容針對上述技術(shù)缺陷，本實用新型的目的是提供一種非金屬微細(xì)管束以及管束接口為軟連接方式的換熱器。以下參照附圖對本實用新型的技術(shù)原理和裝置結(jié)構(gòu)進行說明。非金屬微細(xì)管束換熱器的技術(shù)特征在于，冷流體管束與熱流體管束穿過總管板并通過總管板與換熱器殼體固定。冷、熱流體管束的兩端與分管板連接固定，分管板與管板接頭固定，換熱器殼體裝有導(dǎo)熱液補充接口。所述冷、熱流體管束為非金屬材料制成的軟管。所述冷、熱流體管束的外徑為0. lmm-3. Omm ；管壁厚度為0. 005mm_0. 5mm。所述總管板與分管板開孔的排列方式是六角蜂窩形；或者是正方形；或者是三角形。所述非金屬材料是聚四氟乙烯，或者是聚全氟乙丙烯。所述換熱器殼體與管板接頭的材質(zhì)是金屬；或者是玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂；或者是酚醛樹脂，總管板、分管板的材質(zhì)是聚四氟乙烯；或者是聚全氟乙丙烯。所述冷、熱流體管束兩端與分管板的連接是脹接固定；或者是粘接固定；或者是管束整體成型后與分管板固定成一體。所述分管板的外形輪廓是圓形；或者是正方形。[0012]本實用新型的特點是在換熱器殼體及總管板外面的冷、熱流體微細(xì)管束與分管板為軟連接方式，即管束匯聚到分管板連接頭后在與系統(tǒng)連接。換熱管束在換熱器殼體內(nèi)沿軸線方向分層排布，同時在換熱器殼體與(冷、熱流體)微細(xì)管束外部所構(gòu)成的封閉腔內(nèi)填充導(dǎo)熱性能好的中間導(dǎo)熱液，導(dǎo)熱液的補充與監(jiān)控通過導(dǎo)熱液補充接口連接專用設(shè)備操作，以保證換熱器的正常運行。微細(xì)管的外徑可根據(jù)冷熱流體的熱物性參數(shù)或者流量來選擇確定。當(dāng)然，冷、熱流體管束可以互換，冷、熱流體分管板也可互換。本實用新型與金屬換熱器相比具有以下特點(1)微細(xì)管束具有很高的換熱面積與體積比，比傳統(tǒng)換熱器可以高出一個甚至幾個數(shù)量級；采用小直徑薄壁管，既能彌補塑料導(dǎo)熱性能低的缺點，又能保證強度。(2)超強的抗腐蝕性，可用于各種嚴(yán)重腐蝕條件下的換熱需要，比如電鍍槽液、高溫高濃度酸堿液及有機溶劑等。(3)微細(xì)管束接頭靈活，不受空間的限制，柔韌性好，而且適用于有無相變傳熱的條件。(4)解決了金屬類微細(xì)管束換熱器加工工藝的復(fù)雜的難題，同時金屬管道內(nèi)表面相對粗糙，造成流體在管內(nèi)流動阻力相對較大。(5)價格低廉，采用小直徑薄壁管每平方米所消耗的管材量很小。采用外直徑 Φ5. 0X0. 5mm的管材，每平方米換熱面積僅需1. 1-1. 4kg塑料。

所示附圖是本實用新型原理結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖并通過具體實施例對本實用新型的結(jié)構(gòu)作進一步的說明。需要說明的是本實施例是敘述性的而非限定性的。非金屬微細(xì)管束換熱器包括換熱器殼體、總管板、分管板、冷流體管束、熱流體管束、管板接頭以及導(dǎo)熱液補充接口等(如圖所示)。具體結(jié)構(gòu)是冷流體管束1與熱流體管束2穿過總管板3并通過總管板3與換熱器殼體4固定。冷、熱流體管束的兩端與分管板 5連接固定，分管板與管板接頭6固定，換熱器殼體1裝有導(dǎo)熱液補充接口 7。冷流體管束 1與熱流體管束2為非金屬材料制成的軟管。冷、熱流體管束的管外徑為0. lmm-3. Omm ；管壁厚度為0. 005mm-0. 5mm。總管板3與分管板5開孔的排列方式是六角蜂窩形；或者是正方形；或者是三角形。非金屬材料是聚四氟乙烯，或者是聚全氟乙丙烯。換熱器殼體4與管板接頭6的材質(zhì)是金屬；或者是玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂；或者是酚醛樹脂?？偣馨?、分管板的材質(zhì)是聚四氟乙烯；或者是聚全氟乙丙烯。冷、熱流體管束兩端與分管板5的連接是脹接固定；或者是粘接固定；或者是管束整體成型后與分管板固定成一體。分管板5的外形輪廓是圓形；或者是正方形。對于本實施例微細(xì)管外徑為0. 32mm,管壁厚度為0. 02mm。換熱器殼體長為0. 3m, 殼體內(nèi)徑為0. lm。換熱器殼體與總管板采用法蘭連接；冷、熱流體管束兩端與分管板采用軟連接固定；分管板與管板接頭采用法蘭固定。冷、熱流體管束，總管板、分管板的材質(zhì)均是聚四氟乙烯，換熱器殼體采用聚四氟乙烯。該換熱器用于水與油兩種工質(zhì)的換熱。油的流量為0. 2kg/s，油的入口溫度140°C，出口需要降至60°C。冷卻水入口溫度35°C，管束為正方形排列，管間距0. 42mm。換熱器內(nèi)殼與管束間，填充耐高溫的導(dǎo)熱油。換熱器內(nèi)殼管道截面內(nèi)的微管數(shù)目為44528根，有效傳熱面積高達6. 7m2，本實施例的總傳熱面積與目前相同外體積的緊湊式板式換熱器相比，高出一個數(shù)量級。 本實用新型適合于低溫空調(diào)、高溫?zé)岜?、余熱回收、中低溫?zé)豳Y源發(fā)電等系統(tǒng)采用。同時適用于有無相變傳熱的所有條件。
權(quán)利要求1.非金屬微細(xì)管束換熱器，包括換熱器殼體、總管板、分管板、冷流體管束、熱流體管束、管板接頭以及導(dǎo)熱液補充接口，其特征是冷流體管束(1)與熱流體管束(2)穿過總管板 (3)并通過總管板(3)與換熱器殼體⑷固定，冷、熱流體管束的兩端與分管板(5)連接固定，分管板與管板接頭(6)固定，換熱器殼體(1)裝有導(dǎo)熱液補充接口(7)。
2.按照權(quán)利要求1所述的非金屬微細(xì)管束換熱器，其特征是所述冷流體管束(1)與熱流體管束(2)為非金屬材料制成的軟管。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的非金屬微細(xì)管束換熱器，其特征是所述冷流體管束(1) 與熱流體管束(2)管外徑為0. lmm-3. Omm ；管壁厚度為0. 005mm-0. 5mm。
4.按照權(quán)利要求1所述的非金屬微細(xì)管束換熱器，其特征是所述總管板(3)與分管板 (5)開孔的排列方式是六角蜂窩形；或者是正方形；或者是三角形。
5.按照權(quán)利要求2所述的非金屬微細(xì)管束換熱器，其特征是所述非金屬材料是聚四氟乙烯，或者是聚全氟乙丙烯。
6.按照權(quán)利要求1所述的非金屬微細(xì)管束換熱器，其特征是所述換熱器殼體(4)與管板接頭(6)的材質(zhì)是金屬；或者是玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂；或者是酚醛樹脂，所述總管板 (3)、分管板(5)的材質(zhì)是聚四氟乙烯；或者是聚全氟乙丙烯。
7.按照權(quán)利要求1所述的非金屬微細(xì)管束換熱器，其特征是所述冷、熱流體管束兩端與所述分管板(5)是脹接固定；或者是粘接固定；或者是管束整體成型后與分管板(5)固定成一體。
8.按照權(quán)利要求1所述的非金屬微細(xì)管束換熱器，其特征是所述分管板(5)的外形輪廓是圓形；或者是正方形。
專利摘要本實用新型公開了一種非金屬微細(xì)管束換熱器。具體結(jié)構(gòu)是冷流體管束與熱流體管束穿過總管板并通過總管板與換熱器殼體固定。冷、熱流體管束的兩端與分管板連接固定，分管板與管板接頭固定，換熱器殼體裝有導(dǎo)熱液補充接口。冷、熱流體管束為非金屬材料制成的軟管，在換熱器殼體總管板外呈現(xiàn)軟連接，管束匯聚到分管板連接頭后在與系統(tǒng)連接。管束的管外徑為0.1mm-3.0mm。微細(xì)管束具有很高的換熱面積與體積比，具有超強的抗腐蝕性，可用于各種嚴(yán)重腐蝕條件下的換熱需要。微細(xì)管束接頭靈活，不受空間的限制，柔韌性好，適合于低溫空調(diào)、高溫?zé)岜谩⒂酂峄厥?、中低溫?zé)豳Y源發(fā)電等系統(tǒng)采用。同時適用于有無相變傳熱的所有條件。
文檔編號F28D7/00GK202119292SQ20112014503
公開日2012年1月18日 申請日期2011年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月10日
發(fā)明者衛(wèi)海橋, 孫平樂, 戴傳山, 王月森, 王秋香, 董立輝 申請人:天津大學(xué)