專利名稱：冷凝用強(qiáng)化傳熱管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及傳熱設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于臥式殼管式冷凝器中的冷凝 用強(qiáng)化傳熱管。
背景技術(shù)：
在制冷、空調(diào)領(lǐng)域，節(jié)能、高效的理念要求越來越高，這也對(duì)系統(tǒng)內(nèi)蒸發(fā)器和冷凝 器的性能有越來越高的要求，要提高兩器的性能最終還是需要有較高換熱性能的強(qiáng)化傳熱管。
臥式殼管式冷凝器的工作原理為制冷劑在管外凝結(jié)相變換熱，冷卻劑(如水)管 內(nèi)流動(dòng)換熱。因管外制冷劑受冷，在管外壁凝結(jié)形成液膜，所以制冷劑側(cè)熱阻較大，因而就 造成了溫差損失導(dǎo)致制冷效率降低，影響了傳熱管的傳熱性能。為了提高傳熱管的傳熱性 能，需要采取強(qiáng)化換熱技術(shù)。對(duì)于冷凝側(cè)相變傳熱的強(qiáng)化，現(xiàn)有技術(shù)一般是通過機(jī)加工在傳熱管外表面形成翅 片，再在翅頂滾花壓出間隙，形成鋸齒。其主要作用是增加換熱面積，再利用鋸齒減薄液膜。 另外，由于翅片不同位置的曲率半徑不同，可促進(jìn)冷凝液向下流動(dòng)，通過翅片間的翅槽將冷 凝液匯集排走。由此達(dá)到強(qiáng)化冷凝換熱的效果。這種加工方法雖能改善冷凝側(cè)的換熱，但仍無(wú)法滿足制冷設(shè)備對(duì)冷凝器換熱性能 的要求，因此，仍需要采取強(qiáng)化換熱技術(shù)，進(jìn)一步提高冷凝用傳熱管的換熱性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種傳熱效率高的冷凝用強(qiáng)化傳熱管。為了解決上述問題，本發(fā)明公開了一種冷凝用強(qiáng)化傳熱管，包括光管段、翅片段， 以及連接所述光管段與所述翅片段的過渡段，所述翅片段的外表面設(shè)置有數(shù)個(gè)獨(dú)立翅片， 每個(gè)所述獨(dú)立翅片呈鋸齒尖銳狀，并與軸向成一定夾角；沿軸向每相鄰兩個(gè)所述獨(dú)立翅片 間形成軸向翅槽，沿周向每相鄰兩個(gè)所述獨(dú)立翅片間形成周向翅槽；每個(gè)所述獨(dú)立翅片沿 軸向分布的一端設(shè)有平臺(tái)，翅片壁與所述平臺(tái)圓弧連接；所述數(shù)個(gè)平臺(tái)沿周向相互平行。優(yōu)選的，所述獨(dú)立翅片沿周向分布60 160翅，周向翅片間距即所述周向翅槽寬 度為0. 1 0. 6_，翅片厚度0. 1 0. 4_，翅片高度0. 4 1. 5_。優(yōu)選的，所述獨(dú)立翅片所組成環(huán)形翅片沿軸向每英寸設(shè)置26 60翅，軸向翅片間 距即所述軸向翅槽寬度為0. 25 1mm。優(yōu)選的，所述獨(dú)立翅片與軸向夾角為20 75°。優(yōu)選的，所述獨(dú)立翅片一端的平臺(tái)深度為0. 1 0.7mm，平臺(tái)寬度為0. 1 0.7mm。優(yōu)選的，所述獨(dú)立翅片所組成環(huán)形翅片為軸向平行翅片。優(yōu)選的，所述獨(dú)立翅片所組成環(huán)形翅片為沿軸向分布的螺旋翅片，螺旋角范圍是 0. 3 1. 5°。優(yōu)選的，所述傳熱管管的內(nèi)表面設(shè)置有螺紋狀內(nèi)齒，所述內(nèi)齒的形狀為齒頂與齒底圓滑過渡的類三角形，齒頂角范圍為20 70°。優(yōu)選的，所述傳熱管管的內(nèi)表面設(shè)置有螺紋狀內(nèi)齒，與軸向夾角范圍是30 60°，內(nèi)螺紋頭數(shù)6 60頭，內(nèi)齒高度0. 1 0. 6mm。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的冷凝換熱管提高了換熱管內(nèi)、外表面的換熱系數(shù)，使管內(nèi)和管外換熱效 率得到優(yōu)化組合，提高冷凝用強(qiáng)化傳熱管的整體換熱效率。主要原因如下(1)本發(fā)明在 翅片上壓出平臺(tái)，增加了側(cè)壁的換熱面積，液膜在向下流動(dòng)時(shí)經(jīng)過該平臺(tái)得到進(jìn)一步冷卻， 加強(qiáng)換熱；(2)翅片和平臺(tái)，使液膜流動(dòng)時(shí)經(jīng)過多處轉(zhuǎn)折，使冷凝液膜減薄，減小傳熱熱阻； (3)翅片側(cè)壁與平臺(tái)連接交界處構(gòu)成轉(zhuǎn)折，轉(zhuǎn)折處圓弧連接，在表面張力的作用下去，能使 液膜迅速向下流動(dòng)；(4)翅片側(cè)壁和平臺(tái)，多處轉(zhuǎn)折處為尖銳點(diǎn)，冷凝液膜最薄，換熱性能 得到最大強(qiáng)化；(5)管內(nèi)加工有類三角形的內(nèi)齒，適當(dāng)數(shù)目的內(nèi)齒不僅增大了傳熱面積，而 且增強(qiáng)管內(nèi)紊流，使管內(nèi)換熱效率增加。


圖1是本發(fā)明冷凝用強(qiáng)化傳熱管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明翅片段的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明翅片段的俯視圖；圖4是本發(fā)明強(qiáng)化傳熱管在冷凝器中應(yīng)用例的示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明 優(yōu)選實(shí)施例作詳細(xì)描述。參照?qǐng)D1示出的本發(fā)明冷凝用強(qiáng)化傳熱管的結(jié)構(gòu)示意圖、圖2所示的本發(fā)明翅片 段的立體結(jié)構(gòu)示意圖、圖3所示的翅片段的俯視圖，對(duì)本發(fā)明提供的冷凝用強(qiáng)化傳熱管優(yōu) 選實(shí)施例進(jìn)行說明。本發(fā)明冷凝用強(qiáng)化傳熱管包括光管段1、翅片段3、連接光管段1和翅片段3的過 渡段2。上述翅片段3的外表面設(shè)置有多個(gè)獨(dú)立翅片4，每個(gè)獨(dú)立翅片4呈鋸齒尖銳狀，與 軸向成一定的夾角β。沿軸向每相鄰兩個(gè)獨(dú)立翅片4之間形成軸向翅槽5，沿周向每相鄰兩個(gè)獨(dú)立翅片4 之間形成周向翅槽6。每個(gè)獨(dú)立翅片4沿軸向分布的一端設(shè)有平臺(tái)7，翅片壁與平臺(tái)7圓弧連接，在相互 連接交界處構(gòu)成轉(zhuǎn)折角。上述數(shù)個(gè)平臺(tái)7沿周向相互平行。如圖1所示，光管段1為未進(jìn)行加工的原料管，光管段1的直徑D的范圍可以是 12 26mm，翅片段3的外徑Df最大不超過上述光管段1的直徑D。光管段1的壁厚T的范 圍是0. 5 1. 5mm。過渡段2為設(shè)置有不完整翅片的部分。翅片段3是采用專用軋機(jī)，利用螺紋芯頭和刀片組旋壓加工成型，管內(nèi)管外同時(shí) 一體化加工。其具體加工過程為先在傳熱管主體的外表面上加工出沿軸向分布的螺旋翅 片，螺旋角范圍可以是0.3 1.5° ；然后利用環(huán)切刀在螺旋翅片的一側(cè)旋壓，形成平臺(tái)，再 利用切刀將上述螺旋翅片分割成一個(gè)個(gè)獨(dú)立翅片4。此處，平臺(tái)7是將翅片的一端旋壓形成的，因此，平臺(tái)的設(shè)置無(wú)需增加傳熱管的耗材，這樣既增加了傳熱管的換熱面積，又節(jié)約了 傳熱管耗材，節(jié)約了生產(chǎn)成本。另一方面，翅片側(cè)壁與平臺(tái)圓弧過渡連接，利于冷凝液流動(dòng)， 在表面張力的作用下去，能使液膜迅速向下流動(dòng)，換熱性能得到最大強(qiáng)化。需要說明的是， 本發(fā)明實(shí)施例中，平臺(tái)7所在獨(dú)立翅片的位置不受上述說明限制。上述獨(dú)立翅片4與軸向的夾角β為20° 75°。平臺(tái)7與翅片壁的圓弧連接構(gòu) 成轉(zhuǎn)折，整個(gè)翅片形成多處尖銳處和轉(zhuǎn)折，強(qiáng)化了換熱效果。翅片段3處的平均壁厚Tf的數(shù)值范圍可以是0. 4 1. 0mm。獨(dú)立翅片4所組成環(huán)形翅片沿軸向每英寸設(shè)置26 60翅，軸向翅片間距，即沿軸 向相鄰兩個(gè)獨(dú)立翅片4之間的距離，也就是軸向翅槽5的寬度Tl的數(shù)值范圍可以是0. 25 Imm0上述翅片段3上的獨(dú)立翅片4沿周向每周分布60 160翅，翅片間的周向間距，即 沿周向相鄰兩個(gè)獨(dú)立翅片4之間的距離，也就是周向翅槽6的寬度T2可以為0. 1 0. 6mm。軸向翅槽和周向翅槽的分布，增加了翅片的換熱面積，提供了冷凝液向下溢流的 通道，進(jìn)而達(dá)到強(qiáng)化冷凝換熱的效果。獨(dú)立翅片4的翅片厚度d可以為0. 1 0. 4mm，翅片高度H2可以為0. 4 1. 5mm。獨(dú)立翅片4 一端的平臺(tái)7的平臺(tái)深度Hl可以為0. 1 0. 7mm，平臺(tái)寬度L可以為 0. 1 0. 7mm，平臺(tái)厚度等于翅片厚度。本發(fā)明實(shí)施例中，由獨(dú)立翅片4沿管體圓周所組成的環(huán)形翅片是沿管軸向相互平 行的螺旋翅片。螺旋角范圍可以是0.3 1.5°。作為本發(fā)明的具體實(shí)施例，在傳熱管的內(nèi)表面同時(shí)可利用上述螺紋芯頭和刀片組 旋壓加工出螺紋內(nèi)齒8，以強(qiáng)化管內(nèi)的換熱系數(shù)。上述螺紋內(nèi)齒8的形狀為齒頂與齒底圓滑過渡的類三角形，齒頂角Y的范圍為 20 70°，內(nèi)齒與軸向的夾角α的范圍是30 60°，內(nèi)螺紋頭數(shù)可以是6 60頭，內(nèi)齒 高度Η3的范圍為0. 1 0. 6mm。本實(shí)施例中，螺紋內(nèi)齒8的設(shè)置可破壞流體傳熱邊界層，增強(qiáng)管內(nèi)流體擾動(dòng)，因此 提高對(duì)流換熱系數(shù)，進(jìn)一步增加整體換熱系數(shù)。加工和制造本發(fā)明冷凝用強(qiáng)化傳熱管時(shí)，管主體可選用銅和銅合金材料或其它金 屬材料。下面結(jié)合具體的實(shí)施例說明本發(fā)明冷凝用強(qiáng)化傳熱管的結(jié)構(gòu)本具體實(shí)施例中，傳熱管的外徑D為25. 4mm，壁厚T為1. 2mm。翅片段是采用專用 軋機(jī)，利用螺紋芯頭和刀片組旋壓加工成型，管內(nèi)管外同時(shí)一體化加工。傳熱管外表面上加 工出沿軸向分布的螺旋翅片，軸向間距Tl為0. 406mm，利用環(huán)切刀在螺旋翅片一側(cè)旋壓，使 螺旋翅片一側(cè)形成平臺(tái)7，平臺(tái)深度Hl為0. 2mm，平臺(tái)寬L為0. 14mm ；再利用切刀將螺旋翅 片分割成一個(gè)個(gè)獨(dú)立翅片4，獨(dú)立翅片4與軸向夾角β為45°，沿周向每周分布150翅，翅 片周向間距即周向翅槽的寬度Τ2約為0. 28mm。平臺(tái)7和獨(dú)立翅片4的出現(xiàn)，一方面增大了 換熱面積，另一方面從獨(dú)立翅片4頂端到平臺(tái)7，形成多處尖銳處和轉(zhuǎn)折，強(qiáng)化了換熱效果。本發(fā)明實(shí)施例在管內(nèi)同時(shí)加工出螺紋內(nèi)齒8，以強(qiáng)化管內(nèi)換熱系數(shù)。在實(shí)施例中，內(nèi)螺紋為45頭，內(nèi)齒8的高度H3為0.35mm，與軸線夾角α為45°，齒頂角Y為30°。管 內(nèi)加螺紋，不僅增大換熱面積，而且增強(qiáng)管內(nèi)擾動(dòng)，破壞邊界層，從而強(qiáng)化換熱。特別在管外強(qiáng)化的同時(shí)，可使傳熱管的內(nèi)、外熱阻的阻值更接近，從而更大程度的提高傳熱管整體的換 熱性能。下面結(jié)合圖4示出的本發(fā)明傳熱管在冷凝器中應(yīng)用例的示意圖，說明本發(fā)明冷凝 用強(qiáng)化傳熱管應(yīng)用于冷凝器中的工作過程將本發(fā)明傳熱管主體101脹結(jié)在冷凝器9的管板10上，冷卻劑(如水)從水室11入口 12流經(jīng)本發(fā)明傳熱管主體101的管內(nèi)，與管外制冷劑換熱，再?gòu)乃?1出口 13流出； 制冷劑氣體從入口 15進(jìn)入冷凝器9，被傳熱管主體101冷卻，并在管外壁冷凝為液體，從出 口 14流出冷凝器，由于制冷劑冷凝放熱，本發(fā)明管內(nèi)的冷卻劑被加熱。由于前述的管主體 101三維內(nèi)外壁構(gòu)造有利于強(qiáng)化換熱，從而有效提高了整個(gè)冷凝器的換熱性能。按照測(cè)試的結(jié)果，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用冷媒R123時(shí)，冷凝側(cè)換熱性能提 高 15%。上述本發(fā)明實(shí)施例中，考慮到金屬材料的傳熱性能和性價(jià)比，冷凝器傳熱管優(yōu)選 采用銅材料制成，也可以選用銅合金、鋁、鋁合金、低碳鋼等金屬材料。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人 員也可采用其它適合的材料制作傳熱管，本發(fā)明無(wú)須對(duì)此作限制。本發(fā)明的冷凝用強(qiáng)化傳熱管提高了傳熱管內(nèi)、外表面的換熱系數(shù)，使管內(nèi)和管外 換熱效率得到優(yōu)化組合，提高了整體換熱效率。主要原因如下(1)本發(fā)明在獨(dú)立翅片上 壓出平臺(tái)，增加了側(cè)壁的面積，液膜在向下流動(dòng)時(shí)經(jīng)過該平臺(tái)得到進(jìn)一步冷卻，加強(qiáng)換熱； (2)翅片和平臺(tái)，使液膜流動(dòng)時(shí)經(jīng)過多處轉(zhuǎn)折，使冷凝液膜減薄，減小傳熱熱阻；(3)翅片和 平臺(tái)，轉(zhuǎn)折處圓弧連接，在表面張力的作用下去，能使液膜迅速向下流動(dòng)；(4)翅片側(cè)壁和 平臺(tái)，多處轉(zhuǎn)折處為尖銳點(diǎn)，冷凝液膜最薄，換熱性能得到最大強(qiáng)化；(5)管內(nèi)加工有類三 角形的內(nèi)齒，適當(dāng)數(shù)目的內(nèi)齒不僅增大了傳熱面積，而且增強(qiáng)管內(nèi)紊流，使管內(nèi)換熱效率增 加。以上對(duì)本發(fā)明所提供的一種冷凝用強(qiáng)化傳熱管進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具 體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā) 明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí) 施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限 制。
權(quán)利要求
一種冷凝用強(qiáng)化傳熱管，包括光管段、翅片段，以及連接所述光管段與所述翅片段的過渡段，其特征在于所述翅片段的外表面設(shè)置有數(shù)個(gè)獨(dú)立翅片，每個(gè)所述獨(dú)立翅片呈鋸齒尖銳狀，并與軸向成一定夾角；沿軸向每相鄰兩個(gè)所述獨(dú)立翅片間形成軸向翅槽，沿周向每相鄰兩個(gè)所述獨(dú)立翅片間形成周向翅槽；每個(gè)所述獨(dú)立翅片沿軸向分布的一端設(shè)有平臺(tái)，翅片壁與所述平臺(tái)圓弧連接；所述數(shù)個(gè)平臺(tái)沿周向相互平行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷凝用強(qiáng)化傳熱管，其特征在于，所述獨(dú)立翅片沿周向分布 60 160翅，周向翅片間距即所述周向翅槽寬度為0. 1 0. 6mm，翅片厚度0. 1 0. 4mm，翅 片高度0. 4 1. 5mmο
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷凝用強(qiáng)化傳熱管，其特征在于，所述獨(dú)立翅片所組成環(huán)形 翅片沿軸向每英寸設(shè)置26 60翅，軸向翅片間距即所述軸向翅槽寬度為0. 25 1mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷凝用強(qiáng)化傳熱管，其特征在于，所述獨(dú)立翅片與軸向夾角 為20 75°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷凝用強(qiáng)化傳熱管，其特征在于，所述獨(dú)立翅片一端的平臺(tái) 深度為0. 1 0. 7mm，平臺(tái)寬度為0. 1 0. 7mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷凝用強(qiáng)化傳熱管，其特征在于，所述獨(dú)立翅片所組成環(huán)形 翅片為軸向平行翅片。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷凝用強(qiáng)化傳熱管，其特征在于，所述獨(dú)立翅片所組成環(huán)形 翅片為沿軸向分布的螺旋翅片，螺旋角范圍是0.3 1.5°。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷凝用強(qiáng)化傳熱管，其特征在于，所述傳熱管管的內(nèi)表面設(shè) 置有螺紋狀內(nèi)齒，所述內(nèi)齒的形狀為齒頂與齒底圓滑過渡的類三角形，齒頂角范圍為20 70° ο
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷凝用強(qiáng)化傳熱管，其特征在于，所述傳熱管管的內(nèi)表面設(shè) 置有螺紋狀內(nèi)齒，與軸向夾角范圍是30 60°，內(nèi)螺紋頭數(shù)6 60頭，內(nèi)齒高度0. 1 0. 6mmο
全文摘要
本發(fā)明公開了一種冷凝用強(qiáng)化傳熱管，包括光管段、翅片段，以及連接光管段與翅片段的過渡段，翅片段的外表面設(shè)置有數(shù)個(gè)獨(dú)立翅片，每個(gè)獨(dú)立翅片呈鋸齒尖銳狀，并與軸向成一定夾角；沿軸向每相鄰兩個(gè)翅片間形成軸向翅槽，沿周向每相鄰兩個(gè)翅片間形成周向翅槽；每個(gè)翅片沿軸向分布的一端設(shè)有平臺(tái)，翅片側(cè)壁與平臺(tái)圓弧過渡連接；所述數(shù)個(gè)平臺(tái)沿周向相互平行。本發(fā)明在翅片上壓出平臺(tái)，增加了側(cè)壁的換熱面積；翅片和平臺(tái)使液膜流動(dòng)時(shí)經(jīng)過多處轉(zhuǎn)折，使冷凝液膜減薄，減小了傳熱熱阻；翅片側(cè)壁與平臺(tái)圓弧過渡連接，利于冷凝液流動(dòng)，在表面張力的作用下去，能使液膜迅速向下流動(dòng)，換熱性能得到最大強(qiáng)化。
文檔編號(hào)F28F1/42GK101813433SQ20101012691
公開日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2010年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月18日
發(fā)明者安鵬濤, 岳清學(xué), 朱紅關(guān), 武永強(qiáng), 王志軍, 王濤 申請(qǐng)人:金龍精密銅管集團(tuán)股份有限公司