帶空心腔體的蒸發(fā)傳熱管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及傳熱設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及蒸發(fā)傳熱管技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種帶空心腔體的蒸發(fā)傳熱管，用來(lái)強(qiáng)化提高滿液式蒸發(fā)器和降膜式蒸發(fā)器的熱交換性能。
【背景技術(shù)】
[0002]在制冷與空調(diào)用冷凍機(jī)中，滿液式蒸發(fā)器得到了廣泛的應(yīng)用。它們大多為殼管式換熱器，這其中，制冷劑在管外蒸發(fā)相變換熱，載冷劑或冷卻劑(例如水)在管內(nèi)流動(dòng)換熱。因?yàn)橹评鋭﹤?cè)熱阻占主要部分，需要采用強(qiáng)化換熱技術(shù)，對(duì)于蒸發(fā)相變傳熱，有許多專門(mén)針對(duì)該類工藝過(guò)程的傳熱管。
[0003]傳統(tǒng)的用于滿液式蒸發(fā)強(qiáng)化表面的傳熱管結(jié)構(gòu)如圖1?圖3所示，其主要原理是利用滿液式蒸發(fā)中泡核沸騰的機(jī)理，通過(guò)機(jī)械加工在管主體5的外表面成翅，滾花，平滾輪滾壓，在管主體5的外表面上形成多孔結(jié)構(gòu)或者翅間槽2等，從而提供泡核沸騰的核心，以強(qiáng)化蒸發(fā)換熱。
[0004]傳統(tǒng)傳熱管結(jié)構(gòu)描述如下，管主體5的外表面上沿周向分布有螺旋狀延伸或彼此平行的外翅片I，彼此相鄰的外翅片I之間沿周向形成翅間槽2，同時(shí)管主體5的內(nèi)表面分布有來(lái)復(fù)線式的內(nèi)螺紋3，具體如圖1所示。進(jìn)一步的，現(xiàn)有技術(shù)中為了形成蒸發(fā)管所需的多孔表面，通常在外翅片I頂部開(kāi)槽，并且在頂部滾壓，利用翅頂材料彎曲或平展在翅間槽2頂部形成具有較小的開(kāi)口 4的覆蓋，這種帶有開(kāi)口 4的頂部覆蓋的翅間槽2有利于泡核沸騰換熱，具體結(jié)構(gòu)如圖2和圖3所示。
[0005]按圖1加工和制造的傳熱管的參數(shù)如下:管主體5的材料可選用銅和銅合金材料或其他金屬，傳熱管外徑為16?30_，壁厚為I?1.5_，采用專用的乳管機(jī)并用擠壓加工的方式進(jìn)行，管內(nèi)和管外同時(shí)一體化加工。管主體5的外表面上加工了沿周向的螺旋的外翅片I和相鄰的螺旋的外翅片I之間的翅間槽2 ;管外表面的外翅片I間的軸向間距P為0.4?0.7mm(P為某一外翅片I的壁厚中心點(diǎn)到相鄰另一外翅片I的壁厚中心點(diǎn)的距離)，翅壁厚為0.10?0.35mm，翅高為0.5?2mm。進(jìn)一步的，加工完圖1所示的傳熱管后，采用滾花刀，通過(guò)擠壓外翅片I頂部的材料可以形成切槽，再通過(guò)切槽底部材料的延伸形成相對(duì)封閉(帶有開(kāi)口 4)的翅間槽2的結(jié)構(gòu)，如圖2和圖3所示。
[0006]通常傳熱管要求盡可能多的制冷劑在表面濕潤(rùn)，并且管表面需提供更多利于泡核沸騰的汽化核心點(diǎn)(加工管的外表面所形成的凹槽或者裂縫)。目前，隨著制冷空調(diào)工業(yè)的發(fā)展，對(duì)蒸發(fā)器的換熱效率也提出了更高的要求，并且要求在更低的傳熱溫差下實(shí)現(xiàn)泡核沸騰換熱，通常較低傳熱溫差下，蒸發(fā)換熱類型為對(duì)流沸騰，此時(shí)要實(shí)現(xiàn)具有明顯氣泡的泡核沸騰，傳熱管的表面結(jié)構(gòu)則需進(jìn)一步優(yōu)化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種帶空心腔體的蒸發(fā)傳熱管，該帶空心腔體的蒸發(fā)傳熱管設(shè)計(jì)巧妙，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，使得管外表面與管外液體之間的沸騰系數(shù)得到顯著提高、沸騰換熱得到顯著強(qiáng)化，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的帶空心腔體的蒸發(fā)傳熱管，包括管主體，所述管主體的外表面上間隔設(shè)置有外翅片，彼此相鄰的外翅片之間形成翅間槽，其特點(diǎn)是，所述的帶空心腔體的蒸發(fā)傳熱管還包括至少一個(gè)空心臺(tái)結(jié)構(gòu)，所述空心臺(tái)結(jié)構(gòu)位于所述翅間槽的底部，所述空心臺(tái)結(jié)構(gòu)的四周具有側(cè)壁環(huán)繞，所述空心臺(tái)結(jié)構(gòu)的頂部具有開(kāi)口，所述側(cè)壁從所述翅間槽的底部向上向內(nèi)延伸從而所述開(kāi)口的面積小于所述空心臺(tái)結(jié)構(gòu)的底部的面積，所述側(cè)壁的內(nèi)表面和所述側(cè)壁的外表面在所述開(kāi)口處相交形成凸緣。
[0009]較佳地，所述凸緣為尖銳轉(zhuǎn)角，所述尖銳轉(zhuǎn)角的曲率半徑是O到0.01mm。
[0010]較佳地，所述側(cè)壁由至少2個(gè)相互連接的表面形成。
[0011]更佳地，相互連接的兩個(gè)表面在連接處相交形成尖銳轉(zhuǎn)角，所述尖銳轉(zhuǎn)角的曲率半徑是O到0.0lmm0
[0012]較佳地，所述空心臺(tái)結(jié)構(gòu)為空心金字塔臺(tái)形狀、空心梯形棱臺(tái)形狀、空心三角錐臺(tái)形狀、空心火山形狀或空心圓錐臺(tái)形狀。
[0013]較佳地，所述開(kāi)口的形狀為圓形、橢圓形、多邊形或火山口形狀。
[0014]較佳地，所述空心臺(tái)結(jié)構(gòu)的高度為0.08mm?0.30mm。
[0015]較佳地，所述空心臺(tái)結(jié)構(gòu)的高度Hr與所述翅間槽的高度H滿足下列關(guān)系:Hr/H ^ 0.2o
[0016]較佳地，部分所述側(cè)壁從所述底部的靠近所述翅間槽的側(cè)壁的邊緣延伸。
[0017]較佳地，所述外翅片在所述管主體的外表面上沿所述管主體的周向螺旋狀延伸分布或彼此平行分布，所述翅間槽沿所述管主體的周向形成。
[0018]較佳地，所述外翅片具有橫向延伸部，所述橫向延伸部由所述外翅片的頂部橫向延伸形成。
[0019]較佳地，所述管主體的內(nèi)表面設(shè)置有內(nèi)螺紋。
[0020]本發(fā)明的有益效果具體在于:
[0021]1、本發(fā)明的帶空心腔體的蒸發(fā)傳熱管包括管主體和至少一個(gè)空心臺(tái)結(jié)構(gòu)，所述管主體的外表面上間隔設(shè)置有外翅片，彼此相鄰的外翅片之間形成翅間槽，所述空心臺(tái)結(jié)構(gòu)的四周具有側(cè)壁環(huán)繞，所述空心臺(tái)結(jié)構(gòu)的頂部具有開(kāi)口，所述側(cè)壁從所述翅間槽的底部向上向內(nèi)延伸從而所述開(kāi)口的面積小于所述空心臺(tái)結(jié)構(gòu)的底部的面積，所述側(cè)壁的內(nèi)表面和所述側(cè)壁的外表面在所述開(kāi)口處相交形成凸緣，從而凸緣有利于增加腔體內(nèi)的氣化核心和腔體的液體過(guò)熱度，強(qiáng)化泡核沸騰換熱，同時(shí)空心臺(tái)結(jié)構(gòu)增加了換熱面積，從而使得蒸發(fā)換熱系數(shù)在較低的溫差下顯著提高，設(shè)計(jì)巧妙，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，使得管外表面與管外液體之間的沸騰系數(shù)得到顯著提高、沸騰換熱得到顯著強(qiáng)化，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。
[0022]2、本發(fā)明的帶空心腔體的蒸發(fā)傳熱管的側(cè)壁由至少2個(gè)相互連接的表面形成，相互連接的兩個(gè)表面在連接處相交形成尖銳轉(zhuǎn)角，所述尖銳轉(zhuǎn)角的曲率半徑是O到0.0lmm,從而有利于增加腔體內(nèi)的氣化核心和腔體的液體過(guò)熱度，強(qiáng)化泡核沸騰換熱，同時(shí)空心臺(tái)結(jié)構(gòu)增加了換熱面積，從而使得蒸發(fā)換熱系數(shù)在較低的溫差下顯著提高，設(shè)計(jì)巧妙，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，使得管外表面與管外液體之間的沸騰系數(shù)得到顯著提高、沸騰換熱得到顯著強(qiáng)化，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是傳統(tǒng)的具有翅片的傳熱管的第一具體實(shí)施例的軸剖面示意圖。
[0024]圖2是傳統(tǒng)的具有翅片的傳熱管的第二具體實(shí)施例的軸剖面示意圖。
[0025]圖3是傳統(tǒng)的具有翅片的傳熱管的第三具體實(shí)施例的軸剖面示意圖。
[0026]圖4是本發(fā)明的第一具體實(shí)施例的剖視局部立體示意圖。
[0027]圖5是本發(fā)明的第二具體實(shí)施例的剖視局部立體示意圖。
[0028]圖6是本發(fā)明的空心臺(tái)結(jié)構(gòu)的第三具體實(shí)施例的立體示意圖。
[0029]圖7是本發(fā)明的空心臺(tái)結(jié)構(gòu)的第四具體實(shí)施例的立體示意圖。
[0030]圖8是本發(fā)明的帶空心腔體的蒸發(fā)傳熱管在滿液式蒸發(fā)器中應(yīng)用的主視剖視示意圖。
[0031]圖9是實(shí)驗(yàn)測(cè)定的按本發(fā)明制作的帶空心腔體的蒸發(fā)傳熱管以及按現(xiàn)有技術(shù)制作的蒸發(fā)傳熱管的管外蒸發(fā)換熱系數(shù)隨熱流密度的變化關(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明。
[0033]根據(jù)泡核沸騰的機(jī)理，在圖1、圖2和圖3所示結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，研宄發(fā)現(xiàn)如果在翅間槽2的底部21上形成四周有側(cè)壁61環(huán)繞的、頂部有開(kāi)口 62的空心臺(tái)結(jié)構(gòu)6，則更加有利于形成泡核沸騰所需的氣化核心。
[0034]圖4是本發(fā)明的第一具體實(shí)施例的管主體5的外表面上的腔體結(jié)構(gòu)立體示意圖，如圖4所示，翅間槽2具有頂部覆蓋，由相鄰?fù)獬崞琁的橫向延伸部8相對(duì)延伸形成，在翅間槽2的底部21采用模具擠壓腔體底部的材料，可以形成四周有側(cè)壁61環(huán)繞、且頂部具有開(kāi)口 62、頂部的開(kāi)口 62的面積小于底部的面積的空心臺(tái)結(jié)構(gòu)6，該空心臺(tái)結(jié)構(gòu)6的具體形狀為缺頂?shù)慕鹱炙螤?，因此，開(kāi)口 62的形狀為矩形，顯然，開(kāi)口 62的形狀可因空心臺(tái)結(jié)構(gòu)6的形狀的不同而形成圓形、橢圓形、其它多邊形例如至少兩條曲線組成的不規(guī)則多邊形或火山口形狀；進(jìn)一步的，側(cè)壁61由4個(gè)相互連接的表面(未示出)形成，相互連接的兩個(gè)表面在連接處相交形成尖銳轉(zhuǎn)角，所述尖銳轉(zhuǎn)角的曲率半徑是O到0.01mm，例如0.005mm，進(jìn)一步的，側(cè)壁61的內(nèi)表面和側(cè)壁61的外表面在開(kāi)口 62的交匯處形成有凸緣7，凸緣7為尖銳轉(zhuǎn)角，所述尖銳轉(zhuǎn)角的曲率半徑是O到0.0lmm,例如0.005mm。規(guī)定尖銳轉(zhuǎn)角的曲率半徑是O到0.01mm，表明兩個(gè)平面相交位置為非連續(xù)過(guò)渡或者說(shuō)是非平滑過(guò)渡，形成尖銳轉(zhuǎn)折，該凸緣7有利于增加腔體內(nèi)的氣化核心和腔體的液體過(guò)熱度，從而強(qiáng)化泡核沸騰換熱，同時(shí)增加了換熱面積，從而使得蒸發(fā)換熱系數(shù)在較低的溫差下提高了 25%以上；本例中翅間槽2的底部21上的空心臺(tái)結(jié)構(gòu)6的高度Hl為0.08?0.30mm ;進(jìn)一步的，翅間槽2兩側(cè)側(cè)壁不屬于空心臺(tái)結(jié)構(gòu)6的側(cè)壁61的一部分，且空心臺(tái)結(jié)構(gòu)6的四周的側(cè)壁61從所在翅間槽2的底部21開(kāi)始向