一种热管及制造方法和专用设备 |
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| 申请号 | CN201010102677.8 | 申请日 | 2010-01-26 | 公开(公告)号 | CN101788238B | 公开(公告)日 | 2011-10-05 |
| 申请人 | 枣强县天通电力设备有限公司; | 发明人 | 李树合; 王秀娥; | ||||
| 摘要 | 本 发明 属于热传导技术领域，具体的讲公开了一种使用于发电、化工、 冶金 等行业，将炉体或热源中的 热能 导出的 传热 热管 及制造方法和专用设备。其主要技术方案为：利用由设置于固定架中部的中心部位设置有孔眼的容器，将由 二 氧 化 硅 、氧化二 钾 、三氧化二 硼 、氟 硅酸 钠、三氧化二 铝 、氧化二钠和氟化 钙 加 水 构成的底釉料置于其中，牵引机构牵引管筒形成挂浆烧制形成底釉层；再重复上述步骤将由 二氧化硅 、氧化二锂、氧化二钠、氧化二钾、三氧化二铝、氧化镍和氧化锰加入水搅拌形成玻璃料挂浆于烧制有底釉层的管筒上并经过烧制制备成热管。该热管可以有效避免 腐蚀 气体的腐蚀，具有使用寿命长的特点。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种热管，包括由金属材料构成的热管管筒，其特征在于：在所述的管筒的外壁上设置有0.05-0.1毫米厚的底釉层，在该底釉层上设置有至少一层0.1-0.2毫米厚的玻璃层；其中： |
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| 说明书全文 | 一种热管及制造方法和专用设备技术领域[0002] 背景技术 [0003] 热管作为热源的传导散热机构，其结构包括一个两端被密封的管筒，管筒内装有一定量的工作流体，将其一端置入热源加热吸收热能，通过内部工作流体的相变从而实现热能传导的功能。目前使用中的热管的结构包括有光管和翅片管，即由金属材料制成的外壁光滑的管筒构成的光管，以及为了提高管筒的传热面积而设置于管筒外壁上的环形或螺旋形翅片。但这两种结构的热管在使用过程中以及制造过程中存在以下缺陷：其一，光管和翅片管构成的热管直接插于锅炉或其他热源中，由于其中含有大量的腐蚀性气体和灰尘粒子，因此热管极易被腐蚀氧化和粒子的冲刷，使其使用寿命大大缩短；其二，新的翅片管确实增大了接触面积，提高了热传导效率，但是在使用过程中由于环形或螺旋形的翅片间极容易储存灰尘，为了尽可能降低储存灰尘对热管热传导效率的影响，必须不断的清除其翅片中的灰尘，因此会造成热传导的间断，从而降低了使用该热管实现热传导的效果。 [0004] 发明内容 [0005] 本发明的第一目的就是提供一种耐腐蚀且热传导效率高的热管。 [0006] 实现本发明提出的热管的技术方案为： [0007] 一种热管，包括由金属材料构成的热管管筒，其特征在于：在所述的管筒的外壁上设置有0.05-0.1毫米厚的底釉层，在该底釉层上设置有至少一层0.1-0.2毫米厚的玻璃层；其中： [0008] 所述的底釉层由下列重量份的成分构成： [0010] 所述的玻璃层由下列重量份的成分构成： [0011] 二氧化硅60-70、氧化二锂5-6、氧化二钠8-10、氧化二钾4-6、三氧化二铝9-10、氧化镍3-5和氧化锰1-3。 [0012] 本发明的第二目的就是提供一种制备上述热管的制备方法； [0013] 实现本发明提出的上述目的制备热管的技术方案为： [0014] 第一，底釉层的制备 [0015] 按如下重量份取构成底釉层的组成成分：二氧化硅40-45、氧化二钾3-5、三氧化二硼9-12、氟硅酸钠6-7、三氧化二铝4-5、氧化二钠7-9和氟化钙6，加入水使其浓度达到65-72％，将制成的溶液在25-30℃的下涂挂于管筒外壁上，并在95-105℃的温度下烘干除去水分；将烘干后的管筒置入850-900℃的炉体中高温烧制2-10分钟； [0016] 第二，玻璃层的制备 [0017] 按如下重量份取构成玻璃层的组成成分：二氧化硅60-70、氧化二锂5-6、氧化二钠8-10、氧化二钾4-6、三氧化二铝9-10、氧化镍3-5和氧化锰1-3，加入水使其浓度达到60-65％，将制成的溶液在25-30℃的下涂挂于管筒外壁上，并在95-105℃的温度下烘干除去水分；将烘干后的管筒置入750-800℃的炉体中高温烧制2-10分钟成型。 [0018] 另外，所述的烘干除去水分的时间设置在10-30分钟；重复所述的玻璃层的制备步骤即可制备出设置了至少二层玻璃层的热管。 [0019] 本发明的第三目的就是提供制备上述热管专用设备； [0020] 即构成制备上述热管专用设备的技术方案为： [0021] 包括有固定架，在该固定架的中部设置有至少一个中心部位设置有孔眼的容器，其中，所述的孔眼与所制备的热管的管筒相匹配；在所述固定架顶部设置有热管牵引机构。 [0022] 本发明提供的热管同现有技术相比具有以下优点：其一，由于在构成热管的管筒外壁上设置有一层具有抗腐蚀性能的玻璃层结构，因此热管直接插于锅炉或其他热源中，可以有效避免腐蚀气体对热管管筒的腐蚀，并且由于所设置的玻璃层结构具有极高的硬度，能够有效抗击灰尘粒子对热管管壁的冲刷，能够延长热管的使用寿命；其二，由于设置于热管管筒外壁上的玻璃层具有良好的光滑度，可以有效避免炉体中灰尘的粘附，克服了淫灰尘粘附积集所造成的降低传热效率的缺陷；其三，由于在热管管筒外壁及其所设置的玻璃层之间设置有一层过渡层，因此可以有效避免由于二者之间的热膨胀系数差别太大，而造成的玻璃层脱落问题的出现。附图说明 [0023] 图1为本发明提供的热管传导的结构示意图； [0024] 图2为上述热管的截面结构示意图； [0025] 图3为制备上述热管涂挂底釉或玻璃层的专用设备结构示意图。 具体实施方式 [0026] 下面结合附图和实施例对本发明所提出的热管的结构及其制备的专用设备和制备过程做进一步说明。 [0027] 如图1所示为本发明提供的热管传导的结构示意图，即将若干根热管1的授热端2插入锅炉或其他热源3中，另一端4作为散热端将从热源中获得的热能散出去。 [0028] 如图2所示为构成上述热管的截面结构示意图，即该热管的结构包括由金属材料构成的热管管筒5，在该管筒的外壁上设置有底釉层6，在该底釉层上设置有质地坚硬的玻璃层7。 [0029] 如图3为制备上述热管涂挂底釉或玻璃层的专用设备结构示意图。其中该设备的包括有固定架8，在该固定架的中部排列设置有多个(根据所制备的热管数量需要)中心部位设置有用于构成热管的管筒穿过的孔眼9的容器10，该容器中用于盛装管筒外壁所要挂涂的底釉层或玻璃层溶液，并且使得孔眼正好能够使得管筒或已经烧制后若干玻璃层的管筒穿过——也即与所制备的热管的管筒相匹配；在固定架的顶部设置有热管的牵引机构11。 [0030] 利用上述专用设备制备热管的工艺及实施例如下： [0031] 实施例1、 [0032] 第一步，底釉层的制备 [0033] 取出管径为10毫米、壁厚为1.5毫米的钢管，对其表面进行去锈处理； [0034] 然后配制底釉层料，即取4.5公斤的二氧化硅、0.3公斤的氧化二钾、0.9公斤的三氧化二硼、0.6公斤的氟硅酸钠、0.5公斤的三氧化二铝、0.7公斤的氧化二钠和0.6公斤的氟化钙，加入水使其浓度达到70％，将制成的溶液置入如图3所示的容器10中，然后在25℃环境温度下，启动设置与固定架上的牵引机构11，使得钢管穿过容器中心的孔眼，和容器中的底釉层料，即该底釉层料涂挂于管筒外壁上；调整管筒的牵引速度，使得涂挂于管筒外壁上的底釉层厚度控制在0.05-0.1毫米之间，并在95℃的温度下烘干除去水分；将烘干后的管筒置入850℃的炉体中高温烧制2分钟，即可在管筒上制备出底釉层； [0035] 第二，玻璃层的制备 [0036] 首先配置玻璃层溶液：取构成玻璃层组成成份：6.5公斤的二氧化硅、0.5公斤的氧化二锂、1.0公斤的氧化二钠、0.5公斤的氧化二钾、0.9公斤的三氧化二铝、0.3公斤的氧化镍和0.1公斤的氧化锰，加入水搅拌使其浓度达到60％，将制成的溶液置入如图3所示的容器10中，然后在25℃环境温度下，启动设置与固定架上的牵引机构11，使得烧制有底釉层的钢管穿过容器中心的孔眼和容器中的玻璃层料，即该玻璃层料涂挂于管筒外壁上；调整管筒的牵引速度，使得涂挂于管筒外壁上的玻璃层厚度控制在0.1-0.2毫米之间，并在100℃的温度下烘干除去水分；将烘干后的管筒置入750℃的炉体中高温烧制2分钟成型。 [0037] 该热管是由一层底釉层和一层玻璃层的筒管构成。 [0038] 实施例2、 [0039] 第一步，底釉层的制备 [0040] 取出管径为20毫米、壁厚为2.0毫米的钢管，对其表面进行去锈处理； [0041] 然后配制底釉层料，即取4.0公斤的二氧化硅、0.4公斤的氧化二钾、1.2公斤的三氧化二硼、0.7公斤的氟硅酸钠、0.4公斤的三氧化二铝、0.8公斤的氧化二钠和0.6公斤的氟化钙，加入水使其浓度达到65％，将制成的溶液置入如图3所示的容器10中，然后在28℃环境温度下，启动设置与固定架上的牵引机构11，使得钢管穿过容器中心的孔眼和容器中的底釉层料， 即该底釉层料涂挂于管筒外壁上；调整管筒的牵引速度，使得涂挂于管筒外壁上的底釉层厚度控制在0.05-0.1毫米之间，并在98℃的温度下烘干除去水分；将烘干后的管筒置入880℃的炉体中高温烧制4分钟，即可在管筒上制备出底釉层； [0042] 第二，玻璃层的制备 [0043] 首先配置玻璃层溶液：取构成玻璃层组成成份：6.0公斤的二氧化硅、0.6公斤的氧化二锂、0.8公斤的氧化二钠、0.5公斤的氧化二钾、1.0公斤的三氧化二铝、0.5公斤的氧化镍和0.15公斤的氧化锰，加入水搅拌使其浓度达到65％，将制成的溶液置入如图3所示的容器10中，然后在30℃环境温度下，启动设置与固定架上的牵引机构11，使得烧制有底釉层的钢管穿过容器中心的孔眼和容器中的玻璃层料，即该玻璃层料涂挂于管筒外壁上；调整管筒的牵引速度，使得涂挂于管筒外壁上的玻璃层厚度控制在0.1-0.2毫米之间，并在95℃的温度下烘干除去水分；将烘干后的管筒置入760℃的炉体中高温烧制4分钟成型。 [0044] 然后重复该步骤的工序，则制备成的热管是由一层底釉层和两层玻璃层的筒管构成。 [0045] 实施例3、 [0046] 第一步，底釉层的制备 [0047] 取出管径为25毫米、壁厚为3.0毫米的钢管，对其表面进行去锈处理； [0048] 然后配制底釉层料，即取4.2公斤的二氧化硅、0.5公斤的氧化二钾、1.0公斤的三氧化二硼、0.7公斤的氟硅酸钠、0.5公斤的三氧化二铝、0.9公斤的氧化二钠和0.6公斤的氟化钙，加入水使其浓度达到72％，将制成的溶液置入如图3所示的容器10中，然后在30℃环境温度下，启动设置与固定架上的牵引机构11，使得钢管穿过容器中心的孔眼和容器中的底釉层料，即该底釉层料涂挂于管筒外壁上；调整管筒的牵引速度，使得涂挂于管筒外壁上的底釉层厚度控制在0.05-0.1毫米之间，并在100℃的温度下烘干除去水分；将烘干后的管筒置入900℃的炉体中高温烧制6分钟，即可在管筒上制备出底釉层； [0049] 第二，玻璃层的制备 [0050] 首先配置玻璃层溶液：取构成玻璃层组成成份：7.0公斤的二氧化硅、0.5公斤的氧化二锂、0.9公斤的氧化二钠、0.6公斤的氧化二钾、0.95公斤的三氧化二铝、0.4公斤的氧化镍和0.25公斤的氧化锰，加入水搅拌使其浓度达到62％，将制成的溶液置入如图3所示的容器10中，然后在28℃环境温度下，启动设置与固定架上的牵引机构11，使得烧制有底釉层的钢管穿过容器中心的孔眼和容器中的玻璃层料，即该玻璃层料涂挂于管筒外壁上；调整管筒的牵引速度，使得涂挂于管筒外壁上的玻璃层厚度控制在0.1-0.2毫米之间，并在98℃的温度下烘干除去水分；将烘干后的管筒置入780℃的炉体中高温烧制6分钟成型。 [0051] 然后重复两次该步骤的工序，则制备成的热管是由一层底釉层和三层玻璃层的筒管构成。 [0052] 实施例4、 [0053] 第一步，底釉层的制备 [0054] 取出管径为40毫米、壁厚为4.0毫米的钢管，对其表面进行去锈处理； [0055] 然后配制底釉层料，即取4.4公斤的二氧化硅、0.5公斤的氧化二钾、1.1公斤的三氧化二硼、0.6公斤的氟硅酸钠、0.4公斤的三氧化二铝、0.9公斤的氧化二钠和0.6公斤的氟化钙，加入水使其浓度达到67％，将制成的溶液置入如图3所示的容器10中，然后在28℃环境温度下，启动设置与固定架上的牵引机构11，使得钢管穿过容器中心的孔眼和容器中的底釉层料，即该底釉层料涂挂于管筒外壁上；调整管筒的牵引速度，使得涂挂于管筒外壁上的底釉层厚度控制在0.05-0.1毫米之间，并在102℃的温度下烘干除去水分；将烘干后的管筒置入900℃的炉体中高温烧制4分钟，即可在管筒上制备出底釉层； [0056] 第二，玻璃层的制备 [0057] 首先配置玻璃层溶液：取构成玻璃层组成成份：7.0公斤的二氧化硅、0.6公斤的氧化二锂、0.8公斤的氧化二钠、0.4公斤的氧化二钾、1.0公斤的三氧化二铝、0.4公斤的氧化镍和0.20公斤的氧化锰，加入水搅拌使 其浓度达到62％，将制成的溶液置入如图3所示的容器10中，然后在27℃环境温度下，启动设置与固定架上的牵引机构11，使得烧制有底釉层的钢管穿过容器中心的孔眼和容器中的玻璃层料，即该玻璃层料涂挂于管筒外壁上；调整管筒的牵引速度，使得涂挂于管筒外壁上的玻璃层厚度控制在0.1-0.2毫米之间，并在101℃的温度下烘干除去水分；将烘干后的管筒置入800℃的炉体中高温烧制8分钟成型。 [0058] 然后重复三次该步骤的工序，则制备成的热管是由一层底釉层和四层玻璃层的筒管构成。 [0059] 实施例5、 [0060] 第一步，底釉层的制备 [0061] 取出管径为60毫米、壁厚为5.0毫米的钢管，对其表面进行去锈处理； [0062] 然后配制底釉层料，即取4.3公斤的二氧化硅、0.4公斤的氧化二钾、1.0公斤的三氧化二硼、0.7公斤的氟硅酸钠、0.5公斤的三氧化二铝、0.8公斤的氧化二钠和0.6公斤的氟化钙，加入水使其浓度达到65％，将制成的溶液置入如图3所示的容器10中，然后在27℃环境温度下，启动设置与固定架上的牵引机构11，使得钢管穿过容器中心的孔眼和容器中的底釉层料，即该底釉层料涂挂于管筒外壁上；调整管筒的牵引速度，使得涂挂于管筒外壁上的底釉层厚度控制在0.05-0.1毫米之间，并在105℃的温度下烘干除去水分；将烘干后的管筒置入880℃的炉体中高温烧制8分钟，即可在管筒上制备出底釉层； [0063] 第二，玻璃层的制备 [0064] 首先配置玻璃层溶液：取构成玻璃层组成成份：6.5公斤的二氧化硅、0.5公斤的氧化二锂、0.9公斤的氧化二钠、0.5公斤的氧化二钾、0.90公斤的三氧化二铝、0.3公斤的氧化镍和0.25公斤的氧化锰，加入水搅拌使其浓度达到63％，将制成的溶液置入如图3所示的容器10中，然后在26℃环境温度下，启动设置与固定架上的牵引机构11，使得烧制有底釉层的钢管穿过容器中心的孔眼和容器中的玻璃层料，即该玻璃层料涂挂于管筒外壁上；调整管筒的牵引速度，使得涂挂于管筒外壁上的玻璃层厚度控制在 0.1-0.2毫米之间，并在102℃的温度下烘干除去水分；将烘干后的管筒置入780℃的炉体中高温烧制9分钟成型。 [0065] 然后重复四次该步骤的工序，则制备成的热管是由一层底釉层和五层玻璃层的筒管构成。 [0066] 实施例6、 [0067] 第一步，底釉层的制备 [0068] 取出管径为75毫米、壁厚为6.0毫米的钢管，对其表面进行去锈处理； [0069] 然后配制底釉层料，即取4.1公斤的二氧化硅、0.3公斤的氧化二钾、1.1公斤的三氧化二硼、0.7公斤的氟硅酸钠、0.4公斤的三氧化二铝、0.7公斤的氧化二钠和0.6公斤的氟化钙，加入水使其浓度达到69％，将制成的溶液置入如图3所示的容器10中，然后在308℃环境温度下，启动设置与固定架上的牵引机构11，使得钢管穿过容器中心的孔眼和容器中的底釉层料，即该底釉层料涂挂于管筒外壁上；调整管筒的牵引速度，使得涂挂于管筒外壁上的底釉层厚度控制在0.05-0.1毫米之间，并在100℃的温度下烘干除去水分；将烘干后的管筒置入850℃的炉体中高温烧制9分钟，即可在管筒上制备出底釉层； [0070] 第二，玻璃层的制备 [0071] 首先配置玻璃层溶液：取构成玻璃层组成成份：6.0公斤的二氧化硅、0.6公斤的氧化二锂、1.0公斤的氧化二钠、0.6公斤的氧化二钾、0.95公斤的三氧化二铝、0.5公斤的氧化镍和0.30公斤的氧化锰，加入水搅拌使其浓度达到652％，将制成的溶液置入如图3所示的容器10中，然后在29℃环境温度下，启动设置与固定架上的牵引机构11，使得烧制有底釉层的钢管穿过容器中心的孔眼和容器中的玻璃层料，即该玻璃层料涂挂于管筒外壁上；调整管筒的牵引速度，使得涂挂于管筒外壁上的玻璃层厚度控制在0.1-0.2毫米之间，并在105℃的温度下烘干除去水分；将烘干后的管筒置入790℃的炉体中高温烧制10分钟成型。 [0072] 然后重复五次该步骤的工序，则制备成的热管是由一层底釉层和六层玻璃层的筒管构成。 [0073] 实施例7、 [0074] 第一步，底釉层的制备 [0075] 取出管径为80毫米、壁厚为7.0毫米的钢管，对其表面进行去锈处理； [0076] 然后配制底釉层料，即取4.2公斤的二氧化硅、0.4公斤的氧化二钾、1.2公斤的三氧化二硼、0.6公斤的氟硅酸钠、0.5公斤的三氧化二铝、0.8公斤的氧化二钠和0.6公斤的氟化钙，加入水使其浓度达到70％，将制成的溶液置入如图3所示的容器10中，然后在28℃环境温度下，启动设置与固定架上的牵引机构11，使得钢管穿过容器中心的孔眼和容器中的底釉层料，即该底釉层料涂挂于管筒外壁上；调整管筒的牵引速度，使得涂挂于管筒外壁上的底釉层厚度控制在0.05-0.1毫米之间，并在101℃的温度下烘干除去水分；将烘干后的管筒置入900℃的炉体中高温烧制10分钟，即可在管筒上制备出底釉层； [0077] 第二，玻璃层的制备 [0078] 首先配置玻璃层溶液：取构成玻璃层组成成份：6.5公斤的二氧化硅、0.5公斤的氧化二锂、0.9公斤的氧化二钠、0.5公斤的氧化二钾、0.95公斤的三氧化二铝、0.4公斤的氧化镍和0.20公斤的氧化锰，加入水搅拌使其浓度达到60％，将制成的溶液置入如图3所示的容器10中，然后在30℃环境温度下，启动设置与固定架上的牵引机构11，使得烧制有底釉层的钢管穿过容器中心的孔眼和容器中的玻璃层料，即该玻璃层料涂挂于管筒外壁上；调整管筒的牵引速度，使得涂挂于管筒外壁上的玻璃层厚度控制在0.1-0.2毫米之间，并在100℃的温度下烘干除去水分；将烘干后的管筒置入800℃的炉体中高温烧制10分钟成型。 [0079] 然后重复六次该步骤的工序，则制备成的热管是由一层底釉层和七层玻璃层的筒管构成。 [0080] 在上述底釉层的制备过程中，调整管筒的牵引速度，使得涂挂于管筒外壁上的底釉层厚度控制在0.05-0.1毫米之间；该底釉层的太薄则不能够达到有效避免由于二者之间的热膨胀系数差别太大而造成的玻璃层脱落 问题的出现的效果；反之，越厚会降低热管与热源之间的换热效果。 [0081] 同样在上述玻璃层的制备过程中，调整管筒的牵引速度，使得涂挂于管筒外壁上的底釉层厚度控制在0.15-0.5毫米之间；该玻璃层的太厚会降低热管与热源之间的换热效果，但其抗腐蚀性能和耐磨性等都会加强。 [0082] 经检测，利用上述工艺制备出的热管，其中厚度在0.05-0.10毫米的一层底釉层的膨胀系数在0.99——1.05×10厘米/度，介于厚度在1.5-8毫米的钢管膨胀系数1.35——1.40×10厘米/度和玻璃层材料的膨胀系数0.94——0.95×10厘米/度之间； 因此，可以有效解决直接烧制于构成热管筒管外壁上的玻璃层，在250-400℃高温的锅炉烟气中由于二者的膨胀性能不同而导致玻璃层脱落现象的发生；延长了热管的使用寿命。 [0083] 在上述热管的制备中，由于构成热管的玻璃层至少为一层(一般设置在5-100层之间)。经检测，该玻璃层的硬度可以达到5.5莫氏硬度，可以有效减少锅炉烟气中的热粒子对热管的冲刷；另外上述玻璃层的耐酸腐蚀试验为：在550℃的条件下，浓度为1％的硫酸浸泡2小时的失重率为0.035——0.040毫克/平方厘米，在浓度为30％的硫酸中浸泡6小时的失重率为0.25——0.28毫克/平方厘米。因此可以大大延长处于锅炉烟气中进行热交换的热管的使用寿命。 |
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