Способ изготовления теплообменной поверхности

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и, в частности, к технологии получения теплообменных поверхностей, необходимых для интенсификации пузырькового кипения в омывающей их жидкости и для изготовления тепловых труб с капиллярной канавочной структурой. Цель изобретения - повышение эффективности теплообмена поверхности за счет уменьшения донной части канавок. Термоусталостные трещины 1 на полой тонкостенной цилиндрической заготовке 2 получают термоциклическим воздействием на ее внутреннюю поверхность. Для отгибания буртиков и одновременного раскрытия трещин с целью образования канавок заготовку последовательно деформируют с изменением профиля ее сечения по схеме "круг - эллипс - круг". Способ позволяет изменением степени деформации регулировать ширину канавок. При использовании теплообменной поверхности для организации пузырькового кипения трещины являются идеальными углублениями для зарождения пузырьков, а буртики способствуют интенсификации теплообмена. 9 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1511 4 В 21 D 53 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4283070/21-27 (22) 13.07.87 (46) 23.12.89. Бюл. № 47 (75) Е. К. Казаков, Н. H. Колоколова, А. И. Строжков и О. В. Ремизов (53) 621.981.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 975158, кл. В 21 D 53/06, 1980. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕПЕ!ООБМЕННОЯ ПОВЕРХНОСТИ (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением, и, в частности, к технологии получения теплообменных поверхностей, необходимых для интенсификации пузырькового кипения в омывающей их жидкости и для изготовления тепловых труб с капиллярной канавочной структ>рой. Цель изобретения — повышение эфÄÄSUÄÄ 1530310 A 1 фективности теплообмена поверхности, за счет уменьшения донной части канавок.

Термоусталостные трещины 1 на полой тонкостенной цилиндрической заготовке 2 получают термоциклическим воздействием на ее внутреннюю поверхность. Для отгибания буртиков и одновременного раскрытия трещин с целью образования канавок заготовку последовательно деформируют с изменением профиля ее сечения по схем«: круг--эаллипс- круг. Способ позволяет изм«нением степени деформации регулировать ширину канавок. При использовании теплообменной поверхности для организации пузырькового кипения трещины являются ид«альными углублениями для зарождения пузырьков, а буртики способствуют интенсификации теплообмена. 9 ил.

1530310

Изобретение относится к обработке металлон давлением и, в частности, к техно.)огии получения теплообменника поверхностей, необходимы", для интенсификации пузырькового кипения в омывающей их жидкости и для изготовления тепловых труб с капиллярной канавочной структурой.

Цель изобретения — повышение эффективности теплообмена поверхности за счет уменьп)ения донной части канавок.

На фиг. 1 изображена тонкостенная полая цилиндрическая (трубчатая) заготовка с косыми термоуста 1<)cTHblMH трещинами, поперечное сечение; на фиг. 2 то же, момент деформации тонкостенной заготовки, II() схеме:круг — ээллипс, поперечное сечение;на фиг. 3 — то же, с канавками и буртиками; на фиг. 4 — разбрызгнвающее устройство для получения наклонных термоусталостных трещин, нид со стороны щелей, аксонометрия; на фиг. 5 -- то же, нид со стороны ка налон для подачи теплоносителей; на фиг. 6 — фотография микроструктуры стали, начальный момент образования термоуст, I()(Ill(»v трещин; на фиг. 7 — то же, с ко ()ll гермоусталостной трещиной до отгиба))пн б ртика; на фиг. 8 — начало процесса

ll< !)(.формовки по схеме: эллипс — вокруг; на фиг. 9 — окончание процесса переформовки по схеме: эллипс — вокруг.

Термоусталостные трещины 1 на трубчатой заготовке 2 образуются после термоциклического воздействия на ее внутреннюю понерхность по приведенной далее последовательности операций.

Чля отгибания буртиков используется приспособление н виде двух пластин 3 и 4 с зубцами 5, выполненными по типу

I(ac(.(I(.l< бархатного напильника, между пластинками прокатывается трубчатая заготовка.

Отогнутые буртики 6 обнажают канавки

7 со щелевидной донной частью 8. Для получения термоусталостных трещин служит разбрыэгивающее устройство 9 с каналами 10 и ! для подачи горячего и холодного теплоносителя и щелевидными выходами 12 и !3 каналов

Ше.)ен)(дные выходы выполнены н трубах !

4 и !5, снабженных заглушками 16 и 17 и;) их торцовых участках. Процесс переформонки заготовки по схеме: эллипс круг ()(. угцествляют пластинами 18 и !9.

Пример. Берут трубку из хромоникеленой стали внешним диаметром 40 мм, толшиной стенки 04 мм и длиной 200 мм.

Закрепляют трубку н держателе, вставляют внутрь трубки устройство 9 и подают по ка ;)лу 1! энтектпку натрий — калий при 20 С, ll<) каналу !О ту же энтектику при 190 С.

У< T!)0)I(TI)o 9 при этом вращают со скоростьк) 6000 об мин. Всю сборку помещают н контейнер с инертной атмосферой. Горячий и холодный теплоносители из щелей 12 и 13 при врагцении устройства 9 обеспеи)) II()1 многократное перемещение по внут5

55 ренней поверхности трубчатой заготовки 2, вытянутой вдоль заготовки границы между на гретой и холодной частями заготовки.

После 5 10 циклов на внутренней поверхности заготовки образуются множества косых термоусталостных трещин. Расстояние от вершины трещины до внутренней поверхности трубчатой заготовки равно в среднем 0,17 мм. Расстояние от входа в трещину до основания перпендикуляра, опущенного из вершины трещины на внутреннюю поверхность заготовки, равно также

0,17 мм.

После образования трещин теплоноситель сливают, трубчатую заготовку вынимают, удаляют следы щелочного металла, зажимают заготовку между двух пластин 3 и 4 и деформируют заготовку 2 так, что ее малая ось становится равной радиусу заготовки в недеформированном состоянии (схема деформации: круг — эллипс).

Перемещением пластин 3 и 4 во взаимно противоположных направлениях прокатывают заготовку 2 несколько раз. После этого заготовку деформируют, возвращая ей круглую в сечении конфигурацию путем воздействия на нее пластинами 18 и 19 (схема переформовки: эллипс- круг) . В результате такой операции термоусталостные трещины раскрываются, образуя канавки шириной у входа в канавку, равной 0,05 мм.

Для получения большей ширины, например

0, I мм, следует прокатывать трубчатую заготовку с большей величиной деформации.

После этого трубчатую заготовку используют по назначению. Заглушив ее с торцов, ее можно использовать для пузырькового кипения жидкости, например фреонов.

Заготовку можно разрезать по образующей, выпрямить и использовать для формирования емкостей другой конфигурации, чем трубчатая.

Микроструктура стали на фиг. 6 получена при следующих характеристиках процесса: марка стали 12Х2Н, количество термических циклов 25 10, теплоноситель энтектика натрий — калий, средняя температура теплоносителя 300 С, разность между горячим и холодным теплоносителем 70 С, кратность увеличения 150. На фотографии видны множественные микротрещины в начальный период образования.

На фиг. 7 получена микроструктура той же стали при тех же характеристиках процесса после 5 ° 10 циклов. В середине процесса направление вращения изменено на обратный. Виден процесс изменения направления наклона трещин в зависимости от направления движения границы между на гретой и холодной частью поверхности трубчатого образца.

Предлагаемый способ изготовления теплообменной поверхности обладает следующими преимуществами: способ позволяет

l530310 получить регулярные углубления столь малых размеров в их донной части, которые обеспечивают наиболее эффективное проявление капиллярных сил, что особенно важно при заполнении углублений жидкостью.

Направление буртиков вдоль трубчатого образца может быть винтовым с постоянным или переменным или даже меняющим направление закрутки шагом. Для этого достаточно использовать устройство, изображенное на фиг. 4 и 5, с соответствующим образом изогнутыми щелями 2 и l3. Такая ориентация буртиков позволяет использовать их в качестве завихрителей потока теплоносителя, прокачиваемого через каналы, например, парогенератора с буртиками внутри, изготовленными по предлагаемому способу.

При использовании теплообменной поверхно TH для организации пузырькового кипения в большом объеме трещины являются идеальными углублениями для,зарождения пузырьков, а бурти ки способствуют и нтенси фика ци и теплообмена.

Формула изобретения

Способ изготовления теплообменной поверхности, включающий операцию образо5 вания на внутренней поверхности тонкостен ной полой цилиндрической заготовки продольных канавок с буртиками и последую щую отгибку буртиков, отличающийся тем. что. с целью повышения эффекти вностн теплообмена поверхности за счет уменьшения донной части канавок, на внутрен ней поверхности заготовки преднар» тельно получают наклонные терм<.усталост ные трещины, а канавки образуK)T пут м принудительного расширения трещин с одновременным отгибанием буртиков, при этом расширение трещин с одновременным отги банием буртиков осуществляют путем последовательного деформ и рова ния заготовки с и: менением профиля ее поперечного;еченпн но схеме: круг эллипскруг, а наклонные термоусталостные трещины получают путем термоцикличного воздействия эвтектики на внутреннюю поверхность заготовки.

1530310 ь. /

I яэ, -С, (Ф г

I )!! - 3

О г б

lG 11 9

Фиг 5

1530310 (гостанитедь В. Шаброиа

Редактор Г Гербер Текре.i И Верее Корректор М Васидьi в,i

Заказ 7807!11 Тираж 6Ч3 Подписин

ВНИИПИ Государственного кочитета ио изобретения i,и открытиягя при ГКНT (((.Р

113035, Москва, Ж 35, Ра1шская иаб д. 4 5 производственно-издатедьский комбинат»Патент» t., .я, ирод, у.ь Гагарина, 101