專利名稱：一種雙面強(qiáng)化的降膜式傳熱管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬傳熱設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙面強(qiáng)化的降膜式翅片管。
背景技術(shù)：
周向翅片管有多種形式，其中螺紋翅片管(低肋管)在工業(yè)中應(yīng)用較為普遍，可以增加管子外表面換熱面積，已經(jīng)在制冷和其他工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。由于靜液柱高度的問題，在吸收式冷凍機(jī)的蒸發(fā)器和吸收器中廣泛采用降膜式換熱器，其殼體為真空條件下運(yùn)行，使用制冷劑(例如水)噴淋(或滴淋)在水平排列的多排傳熱管上，管內(nèi)載冷劑(例如水)進(jìn)行冷卻或加熱，利用管外的制冷劑及管內(nèi)的載冷劑間進(jìn)行熱交換。
如在吸收式冷凍機(jī)蒸發(fā)器中，用管內(nèi)的水加熱管壁，使得分布在管外表面的制冷劑在真空情況下蒸發(fā)，傳熱管的換熱能力與制冷劑在外表面的分布及擴(kuò)散能力密切相關(guān)，傳熱管外壁的親水性提高，可增加有效換熱面積并且減薄液膜，這樣就可以減小液膜熱阻以促進(jìn)熱交換。鑒于實(shí)際應(yīng)用中，有時(shí)管外是流體的相變換熱過程，管外管內(nèi)實(shí)際熱阻接近，并且如果管外經(jīng)強(qiáng)化換熱設(shè)計(jì)，管內(nèi)熱阻可能比管外更大；這時(shí)，在管內(nèi)加工出強(qiáng)化換熱表面，可以進(jìn)一步強(qiáng)化傳熱。傳統(tǒng)的內(nèi)部強(qiáng)化傳熱管，管內(nèi)為二維的來復(fù)線，或稱為內(nèi)螺紋，如采用三維形狀的內(nèi)表面可以進(jìn)一步增加換熱面積，提高管內(nèi)的傳熱系數(shù)。
傳統(tǒng)的強(qiáng)化傳熱管在管外設(shè)有周向的螺紋，增加了換熱面積，但在管外制冷劑流體容易周向流動(dòng)，軸向流動(dòng)很少或幾乎沒有，從而局限了制冷劑的濕潤區(qū)域的擴(kuò)展。對多排排列的管簇，制冷劑液體滴落的位置接近，這樣累計(jì)到下面幾排，液膜累積較厚，液膜熱阻較大，影響傳熱，在換熱管表面分布不均勻，甚至有些區(qū)域是“干燥”的，這些區(qū)域不能有效的實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)換熱，另外也容易造成管表面液滴飛濺，增加了制冷劑循環(huán)量，也影響了實(shí)際有效換熱面積。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提出一種既可增加管外軸向親水性，又可增大管內(nèi)表面積進(jìn)一步強(qiáng)化換熱的降膜式傳熱管。
本實(shí)用新型提出的降膜式傳熱管，采用雙面強(qiáng)化傳熱的方式，其結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示。其中，管主體1的外表面沿周向分布有突起的翅臺2，翅臺2之間沿周向設(shè)有翅根槽3；管主體1的內(nèi)表面分布有來復(fù)線式的內(nèi)螺紋4，沿周向有凹槽5，周向凹槽5位置與管外相應(yīng)的翅臺2對應(yīng)，管主體1的內(nèi)螺紋4被周向凹槽5均勻分隔。
本實(shí)用新型中，管外表面的翅臺2間的軸向間距為0.8～2.8mm，翅臺2的軸向長度為0.5～1.87mm，周向長度小于軸向長度即可，翅臺2的高度為0.35～0.8mm，翅臺間沿軸線形成較長的渠道，有利于水在軸向的擴(kuò)散和延長水在表面的停留時(shí)間，便于液膜蒸發(fā)換熱，但如翅臺的高度過高，不利于管表面親水性，并且消耗基管材料多，如翅臺的高度過低，其換熱面積較小。
本實(shí)用新型中，翅根槽3呈矩形或圓點(diǎn)狀，翅根槽3的深度為0.04～0.12mm，圓形狀的直徑或矩形狀的長邊小于0.5mm，這樣提供了翅根部的周向的水流的氣化核心，其蒸法換熱也被加強(qiáng)。
本實(shí)用新型中，管主體1的內(nèi)螺紋4的高度為0.15～0.4mm，與軸線的角度呈40～46度，螺紋頭數(shù)為8～30頭。
本實(shí)用新型中，翅臺2的形狀呈四方錐臺形，錐臺形成坡面，以利于制冷劑(如水)的擴(kuò)散。
本實(shí)用新型中，傳熱管內(nèi)外表面的設(shè)置既增加了換熱面積，同時(shí)管主體外表面在軸向開槽分割，使得液膜軸向流動(dòng)得更順利，因而，大大改善軸向的濕潤擴(kuò)散性，突起的翅臺與翅根部以及翅根槽對于制冷劑表面張力各不相同，從而形成了液膜流動(dòng)的動(dòng)力，即提高了傳熱管外表面的親水性；由于重力作用，流體在傳熱管表面形成的液膜容易沿周向滴落，而翅根槽可以增加翅根部局部親水性，并且適當(dāng)增加了周向流動(dòng)的阻力，提高冷媒在周向管表面的滯留性，有利于液膜的蒸發(fā)；這樣濕潤性提高，使得單根管的換熱系數(shù)可以提高；另外由于液體滴落到下一層換熱管的位置可以變換，同樣有利于下一層換熱管濕潤性的改善，各排換熱管的濕潤面積(即有效換熱面積)均可以提高，所以提高了整個(gè)換熱器的換熱性能。
管主體內(nèi)增加內(nèi)螺紋后可強(qiáng)化換熱管內(nèi)對流換熱的紊流度，從而強(qiáng)化換熱；特別是在管外采用強(qiáng)化表面的情形下，管內(nèi)和管外的熱阻較接近，對管內(nèi)進(jìn)一步強(qiáng)化，可以有效提高整體的傳熱性能。本實(shí)用新型管外表面的設(shè)置可同時(shí)對管內(nèi)的內(nèi)螺紋線進(jìn)行周期性的分割，從而形成三維的內(nèi)螺紋，相比較普通的內(nèi)螺紋，既增加了換熱面積，又使流體傳熱邊界層在軸向周期性受到破壞，流體傳熱邊界層的厚度可以減薄，進(jìn)一步提高對流換熱系數(shù)。
本實(shí)用新型的工作過程如下將本實(shí)用新型管主體1固定在換熱器6(蒸發(fā)器)的管板7上，載冷劑(如水)從水室入口12流經(jīng)實(shí)用新型管主體1的管內(nèi)，與管外制冷劑換熱，再從水室出口11流出；制冷劑通過換熱器上部的噴淋頭13噴淋或滴淋在本實(shí)用新型外壁，在管外壁的加熱下蒸發(fā)，成為氣體，從出口10流出換熱器，未蒸發(fā)的液體通過循環(huán)泵8打至噴淋頭13繼續(xù)循環(huán)，由于制冷劑蒸發(fā)吸熱，本實(shí)用新型管內(nèi)的載冷劑被冷卻。由于前述的管主體1的外壁構(gòu)造有利于噴淋在管外的制冷劑液膜的擴(kuò)散性，及延長液膜在表面停留時(shí)間，從而有效促進(jìn)蒸發(fā)換熱系數(shù)；而在管內(nèi)，三維的內(nèi)螺紋構(gòu)造可有效提高管內(nèi)換熱系數(shù)，從而整體換熱系數(shù)得到提高，也增大了換熱器6的性能和降低金屬耗量。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下的優(yōu)點(diǎn)和效果(1)由于設(shè)置梯形突起翅臺和翅根槽，與傳統(tǒng)的連續(xù)周向翅片相比，換熱管軸向和周向親水性均大大提高，提高了制冷劑降膜傳熱的傳熱性能；(2)管內(nèi)三維的交叉內(nèi)螺紋進(jìn)一步提高了對流換熱系數(shù)，尤其適合于管內(nèi)紊流對流傳熱的場合；(3)可采用一次性成型加工工藝，加工效率高，其較低的翅高，相對普通外螺紋管可以節(jié)省基體原材料30％以上。


圖1是本實(shí)用新型外表面軸測示意圖。
圖2是本實(shí)用新型內(nèi)表面軸測示意圖。
圖3是本實(shí)用新型剖面圖。
圖4是本實(shí)用新型橫截面圖。
圖5是本實(shí)用新型應(yīng)用實(shí)施例圖。
圖中標(biāo)號1為管主體，2為翅臺，3為翅槽，4為內(nèi)螺紋，5為凹槽，6為換熱器，7為管板，8為循環(huán)泵，9為制冷劑入口，10為制冷劑出口，11為水室出口，12為水室入口，13為噴淋頭。
具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例進(jìn)一步說明本實(shí)用新型，但不限于本實(shí)施例。
實(shí)施例1，按圖1，2，3，4所示，加工和制造本換熱管。管主體1材料可選用銅和銅合金材料或其他金屬，換熱管外徑為16mm，壁厚為1mm，采用專用的軋管機(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1外表面上加工了沿周向的翅臺2和翅根部周向均勻分布的翅根槽3；在管內(nèi)的內(nèi)螺紋為來復(fù)線式，內(nèi)螺紋4被固定距離的周向凹槽5分割開，這樣形成三維形狀的里脊，進(jìn)一步增強(qiáng)管內(nèi)換熱。
翅臺2的形狀呈四方錐臺形，由于錐臺形成坡面，利于制冷劑(水)的擴(kuò)散；軸向翅間距為2.31mm，翅臺2軸向長度為1.8mm，翅臺2周向長度為0.6mm。按圖3圓周上翅臺的數(shù)量為40-80個(gè)，這樣沿軸線翅臺間形成較長的渠道，有利于水在軸向的擴(kuò)散和延長水在表面的停留時(shí)間，便于液膜蒸發(fā)換熱。翅臺2的高度為0.65mm，過高的高度不利于管表面親水性，并且消耗基管材料多，過低的翅臺，其換熱面積較小。翅根槽為矩形，翅根槽的深度為0.08mm，矩形長小于0.5mm，這樣提供了翅根部周向水流的氣化核心，蒸法換熱被加強(qiáng)。
本實(shí)用新型在管內(nèi)同時(shí)可加工出內(nèi)螺紋，以強(qiáng)化管內(nèi)的換熱系數(shù)，管主體內(nèi)螺紋的高度越高，螺紋頭數(shù)越多，其管內(nèi)換熱強(qiáng)化也越多，但同時(shí)也增加了管內(nèi)流體的阻力，因此內(nèi)螺紋4的高度為0.3mm，與軸線的角度C為46度，螺紋頭數(shù)為24頭。由于管外的翅臺設(shè)置和加工，在管內(nèi)會(huì)自然形成凹槽5將內(nèi)螺紋按固定距離隔斷，這樣形成了三維的內(nèi)部強(qiáng)化表面，相比普通的內(nèi)螺紋，進(jìn)一步增加換熱面積，同時(shí)流體傳熱邊界層在軸向周期性受到破壞，可減薄流體傳熱邊界層的厚度，因此可提高對流換熱系數(shù)。
權(quán)利要求1.一種雙面強(qiáng)化的降膜式傳熱管，其特征在于管主體(1)的外表面沿周向分布有突起的翅臺(2)，翅臺(2)之間沿周向設(shè)有翅根槽(3)；管主體(1)的內(nèi)表面分布有來復(fù)線式的內(nèi)螺紋(4)，沿周向有凹槽(5)，周向凹槽(5)位置與管外相應(yīng)的翅臺(2)對應(yīng)，管主體(1)的內(nèi)螺紋(4)被周向凹槽(5)均勻分隔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙面強(qiáng)化的降膜式傳熱管，其特征在于管外表面的翅臺(2)間的軸向間距為0.8～2.8mm，翅臺(2)的軸向長度為0.5～1.87mm，周向長度小于軸向長度即可，翅臺(2)的高度為0.35～0.8mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙面強(qiáng)化的降膜式傳熱管，其特征在于翅根槽(3)呈矩形或圓點(diǎn)狀，翅根槽(3)的深度為0.04～0.12mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙面強(qiáng)化的降膜式傳熱管，其特征在于管主體(1)的內(nèi)螺紋(4)的高度為0.15～0.4mm，與軸線的角度呈40～46度，螺紋頭數(shù)為8～30頭。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙面強(qiáng)化的降膜式傳熱管，其特征在于翅臺(2)的形狀呈四方錐臺形。
專利摘要本實(shí)用新型屬傳熱設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙面強(qiáng)化的降膜式翅片管。由管主體、翅臺、翅根槽、內(nèi)螺紋、凹槽組成。其中，管主體的外表面沿周向分布有突起的翅臺，翅臺之間沿周向設(shè)有翅根槽，管主體的內(nèi)表面分布有來復(fù)線式內(nèi)螺紋，管主體的內(nèi)螺紋通過周向凹槽均勻分隔。本實(shí)用新型由于設(shè)置梯形突起翅臺和翅根槽，換熱管軸向和周向親水性均大大提高，提高了制冷劑降膜傳熱的傳熱性能；管內(nèi)使用三維的交叉內(nèi)螺紋進(jìn)一步提高了對流換熱系數(shù)，尤其適合于管內(nèi)紊流對流傳熱的場合；可采用一次性成型加工工藝，加工效率高。
文檔編號F28F1/10GK2798021SQ20052004209
公開日2006年7月19日 申請日期2005年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月2日
發(fā)明者羅忠, 武永強(qiáng), 徐學(xué)軍, 岳琪 申請人:高克聯(lián)管件(上海)有限公司