CN102052866A - 翅片管式换热器及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种翅片管式换热器及其制作方法，翅片管式换热器，包括翅片和传热管，翅片包括设置在翅片基带上的二个以上的翅片本体，相邻的二个翅片本体之间相互分开，翅片基带和翅片本体之间设置有折角，翅片基带紧贴并呈螺旋状缠绕在传热管的表面。翅片基带每缠绕传热管一周的步长≥翅片基带的宽度，该宽度介于0.5mm到3mm之间。翅片本体的高度与传热管的外径的比值介于0.5～2之间；翅片基带每缠绕传热管一周时，翅片本体的个数≥10个。翅片本体与传热管的轴线方向之间的夹角≤90°。翅片的表面涂布有亲水涂层。本发明具有结构简单合理、操作灵活、不需要胀管、换热能力强、加工工艺简单、换热器的体积小的特点。

Description

翅片管式换热器及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种翅片管式换热器及其制作方法。

背景技术

为了提升换热器的性能，降低换热器的制作成本，缩小换热器的体积，以及采用管径较小的传热管均是目前换热器的研究重点。另外，小管径的传热管具有较好的耐压性能，可以进一步降低管壁厚，降低材料成本。

参见附图7-附图9，传统空调用翅片管式换热器包含多枚平行排布的翅片8、翅片8上设置供传热管1垂直穿过的插管孔9。传热管1的外径d1与插管孔9的内径d2之间留有间隙s8。当传热管1穿过插管孔9后，利用涨头11胀大传热管1使得传热管1与翅片8之间的间隙s8近似为零，传热管1和翅片8紧密相接形成如附图9所示的换热器。一般情况下，传热管1在胀大后的外径比胀大前的外径大5％左右。若胀大过度，会导致传热管1和翅片8破损；反之，会导致传热管1和翅片8之间接触不紧密。因此，一般情况下，间隙s8小于d2×5％/2。

当传热管的管径，也就是指外径，缩小以后，间隙s8也相应缩小，特别是当传热管的管径小于4mm时，间隙s8将减小为1mm。在实际生产过程中，传热管1穿入多枚翅片8时将变得相当艰难，并容易导致传热管1和翅片8变形。另外，当传热管1的管径变小以后，胀大传热管1需要克服更大的阻力，且与涨头11相接的胀杆10也要相应变细，会导致胀杆11由于强度不足而变形。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种结构简单合理、操作灵活、不需要胀管、换热能力强、加工工艺简单、体积小的翅片管式换热器及其制作方法，以克服现有技术中的不足之处。

按此目的设计的一种翅片管式换热器，包括翅片和传热管，其结构特征是翅片包括设置在翅片基带上的二个以上的翅片本体，相邻的二个翅片本体之间相互分开，翅片基带和翅片本体之间设置有折角，翅片基带紧贴并呈螺旋状缠绕在传热管的表面。

所述翅片基带每缠绕传热管一周的步长≥翅片基带的宽度，该宽度介于0.5mm到3mm之间。

所述翅片本体的高度与传热管的外径的比值介于0.5～2之间；翅片基带每缠绕传热管一周时，翅片本体的个数≥10个。

所述翅片本体与传热管的轴线方向之间的夹角≤90°。

所述翅片的表面涂布有亲水涂层；翅片本体为平直片或翅片本体上设置有切起。

所述传热管的外径≤5mm。

一种翅片管式换热器的制作方法，其特征是首先选取厚度为0.08mm至0.15mm的平直的翅片基材，沿该翅片基材的长度方向，将翅片基材的一边按宽度进行90度折弯后形成翅片基带，接着沿垂直于翅片基材的长度方向，将翅片基材的另一边按高度、宽度依序切开形成为翅片本体，翅片本体的基部与翅片基带相接，最后得到翅片；

或者，首先选取厚度为0.08mm至0.15mm的平直的翅片基材，沿垂直于该翅片基材的长度方向，将翅片基材的另一边按高度、宽度的尺寸依序切开形成翅片本体，接着将翅片基材的一边按宽度进行90度折弯后形成翅片基带，翅片本体的基部与翅片基带相接，最后得到翅片。

在翅片本体冲压出切起，冲压既可以在折弯前完成，也可以在折弯后完成。

将翅片中的翅片基带的一端紧贴在传热管的表面并焊接固定，然后以传热管的轴线方向为中心按角速度v3进行转动，与此同时将传热管沿其轴线方向按v1匀速移动，翅片基带沿着垂直于传热管的轴线方向按v2＝(v3×d1)/2的速度进给，翅片基带紧贴并呈螺旋状缠绕在传热管的表面，最后将翅片基带的另一端焊接在传热管的表面。

本发明中的翅片由翅片基带和相互分离的翅片本体组成，翅片本体通过翅片基带相连，且与传热管的管壁表面略成直角。由于缠绕着传热管的翅片基带紧密包裹着传热管，故不需要再胀大传热管，克服小管径传热管的胀管难题。同时，翅片本体与翅片基带和传热管壁面成近似直角，均匀分布于传热管四周。

本发明中的翅片基带紧贴着传热管，每绕一周的步长等于或略大于翅片根部的带环宽度，目的在于让在传热管的壁面上完全覆盖翅片，增大导热面积。同时在将翅片紧密缠绕在传热管上，减小翅片与传热管之间的间隙，减小导热热阻。

本发明中的翅片本体的高度与传热管的外径比介于0.5～2之间，每缠绕一周的翅片本体的个数≥10个；翅片本体的高度越高，每周的翅片本体个数也就越多，将可以增大翅片侧的换热面积，但是，同时也增大加工难度，翅片更容易变形，因此需要兼顾性能和加工性，选取上述合适的范围。

本发明中的翅片表面涂布亲水涂层后，可以促进冷凝水流出，并增强翅片的耐污染性和耐腐蚀性。翅片本体均匀分离于传热管周围，可以较好的扰动空气流动，利用空气的入口边界效率，促进空气侧换热。为了进一步提升换热能力，还可以在翅片本体上设置桥形切起或百叶窗形切起。

本发明中的传热管采用平行方式排布，管内流体沿着传热管的轴线方向流动，管外流体沿着垂直于传热管的轴线方向流动，从而实现管内流体和管外流体间的换热，以提高热交换率。

本发明具有结构简单合理、操作灵活、不需要胀管、换热能力强、加工工艺简单、换热器的体积小的特点。

附图说明

图1为本发明第一实施例结构示意图。

图2为图1中的A-A向局部剖视结构示意图。

图3为本发明中的翅片的主视结构示意图。

图4为图3中的B-B向局部剖视结构示意图。

图5为本发明第一实施例中的翅片缠绕传热管的制作过程示意图。

图6为本发明第一实施例中的翅片管式换热器组装后的结构示意图。

图7为传统翅片管式换热器的局部剖视结构示意图。

图8为传统翅片管式换热器胀大传热管时的局部剖视结构示意图。

图9为传统翅片管式换热器的立体结构示意图。

图10为本发明第二实施例结构示意图。

图中：1为传热管，2为翅片基带，3为翅片本体，5为翅片本体之间的冲切缝，6为切起，8为传统翅片，9为传统翅片上的插管孔，10为胀杆，11为涨头，12为扁平管，13为翅片缠绕起点，s1为翅片本体的高度，s2为翅片本体的宽度，s3为翅片基带的宽度，s4为翅片厚度，s5～s7为相邻传热管之间的管心距，s8为插管孔和传热管之间的间隙，d1为传热管的外径，d2为插管孔的内径。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

第一实施例

参见图1-图2，本翅片管式换热器，在外径d1小于或等于5mm的传热管1的外侧连续的以螺旋形紧密缠绕着翅片。

翅片包括设置在翅片基带2上的二个以上的翅片本体3，相邻的二个翅片本体3之间相互分开，翅片基带2和翅片本体3之间设置有折角α，该折角α一般情况下为90度。翅片基带2紧贴并呈螺旋状缠绕在传热管1的表面。翅片本体3通过翅片基带2相连，且与传热管1的壁面略成直角。一般情况下，翅片本体3与传热管1的轴线方向之间的夹角≤90°。

翅片基带2紧贴着传热管1，翅片基带2每缠绕传热管1一周的步长≥翅片基带2的宽度s3，该宽度s3介于0.5mm到3mm之间。翅片本体3均匀的突起在传热管1的周围，翅片本体3的高度s1与传热管1的外径d1的比值介于0.5～2之间；翅片基带2每缠绕传热管1一周时，翅片本体3的个数≥10个。

翅片表面涂布亲水涂层，翅片本体3的表面可采用平片，也可设置桥形或百叶窗形的切起6。切起6用于强化空气侧换热能力。

缠绕有翅片的传热管1采用平行方式排布，传热管1的管内流体沿着传热管1的轴线方向流动，传热管1的管外流体沿着垂直于传热管1的轴线方向流动。

由于宽度s2决定于每周内的翅片本体的个数N以及传热管1的外径d1，s2＝d1×/N，而每周内的翅片本体的个数N≥10。

参见图3-图6，对上述翅片管式换热器的制作方法进行说明。

首先选取厚度s4为0.08mm至0.15mm的平直的翅片基材，沿该翅片基材的长度方向，将翅片基材的一边按宽度s3进行90度折弯后形成翅片基带2，接着沿垂直于翅片基材的长度方向，将翅片基材的另一边按高度s1、宽度s2依序切开形成为翅片本体3，翅片本体3的基部与翅片基带2相接，最后得到翅片；

或者，首先选取厚度s4为0.08mm至0.15mm的平直的翅片基材，沿垂直于该翅片基材的长度方向，将翅片基材的另一边按高度s1、宽度s2的尺寸依序切开形成翅片本体3，接着将翅片基材的一边按宽度s3进行90度折弯后形成翅片基带2，翅片本体3的基部与翅片基带2相接，最后得到翅片。

在本实施中，翅片基材的厚度s4为0.08mm至0.12mm时，能取得较佳的效果。

在本实施例中，没有考虑折板系数，因折板多出的尺寸归入到后序工艺中，即折板成形的对应边的宽度s3或高度s1中；相当于设计公差。但是，由于翅片基材的自身厚度s4比较小，因折板带来的尺寸影响也比较小，因此可以不用考虑。

在翅片本体3上冲压出切起6，冲压既可以在上述的折弯前完成，也可以在上述的折弯后完成。

将通过上述方法制得的具有一定长度的翅片中的翅片基带2的一端紧贴在传热管1的表面并焊接固定，然后以传热管1的轴线方向为中心按角速度v3进行转动，与此同时将传热管1沿其轴线方向按v1匀速移动，见图5，此时的传热管1的轴线方向垂直于纸面；翅片基带2沿着垂直于传热管1的轴线方向按v2＝(v3×d1)/2的速度进给，翅片基带2紧贴并呈螺旋状缠绕在传热管1的表面，最后将翅片基带2的另一端焊接在传热管1的表面。

如果经绕制后，翅片的长度过长，可以将翅片切断，在传热管1的终点处将翅片和传热管1焊接固定即可。位于中间部分的翅片基带2与传热管1不用焊接固定，仅仅将其压紧即可。

其中，v1≥(s3×v3)/(2×π)，v2＝(v3×d1)/2。

通过这样的缠绕制作方法，传热管1每旋转一周的时间为(2×π)/v3，在这段时间内，传热管1沿着其轴线方向前进大于等于翅片基带2的宽度距离s3。因此，可以保证每绕一周的步长大于等于翅片基带2的宽度。

制作换热器时，首先将所定根数的缠绕有翅片的传热管1进行平行排列，接着和制作普通换热器的方法一样，利用U形管等其它类型的连接管将相邻传热管的端部连接即可。

可以灵活按照需要排布传热管，例如可以采用如图6所示的传热管的管心呈正三角形的排布方式，即相邻传热管之间的管心距s5＝s6＝s7。

第二实施例

参见图10，说明本发明的第二实施例。对于采用扁平管12的翅片管式换热器，胀管也比较困难。而采用本发明的外绕翅片的方法可以很好的解决该胀管问题。类似第一实施例，将带有翅片基带2和翅片本体3的翅片从翅片缠绕起点13处以螺旋的方式一圈挨着一圈的紧密缠绕在扁平管12的表面上，最后将翅片基带2的另一端焊接在扁平管12的表面。为了防止在扁平管12的四个拐角处进行缠绕翅片时，由于拐角处的角度变化比较大而造成翅片破裂，应采用在如图10所示的边角处具有一定圆角的扁平管。该圆角的半径R的大小≥翅片本体的宽度s2。

其他未述事项与本发明的第一实施例相同。

Claims (9)

1.一种翅片管式换热器，包括翅片和传热管(1)，其特征是翅片包括设置在翅片基带(2)上的二个以上的翅片本体(3)，相邻的二个翅片本体(3)之间相互分开，翅片基带(2)和翅片本体(3)之间设置有折角(α)，翅片基带(2)紧贴并呈螺旋状缠绕在传热管(1)的表面。

2.根据权利要求1所述的翅片管式换热器，其特征是所述翅片基带(2)每缠绕传热管(1)一周的步长≥翅片基带(2)的宽度(s3)，该宽度(s3)介于0.5mm到3mm之间。

3.根据权利要求1所述的翅片管式换热器，其特征是所述翅片本体(3)的高度(s1)与传热管(1)的外径(d1)的比值介于0.5～2之间；翅片基带(2)每缠绕传热管(1)一周时，翅片本体(3)的个数≥10个。

4.根据权利要求1所述的翅片管式换热器，其特征是所述翅片本体(3)与传热管(1)的轴线方向之间的夹角≤90°。

5.根据权利要求1所述的翅片管式换热器，其特征是所述翅片的表面涂布有亲水涂层；翅片本体(3)为平直片或翅片本体(3)上设置有切起(6)。

6.根据权利要求1至5任一所述的翅片管式换热器，其特征是所述传热管(1)的外径(d1)≤5mm。

7.一种如权利要求1所述的翅片管式换热器的制作方法，其特征是首先选取厚度(s4)为0.08mm至0.15mm的平直的翅片基材，沿该翅片基材的长度方向，将翅片基材的一边按宽度(s3)进行90度折弯后形成翅片基带(2)，接着沿垂直于翅片基材的长度方向，将翅片基材的另一边按高度(s1)、宽度(s2)依序切开形成为翅片本体(3)，翅片本体(3)的基部与翅片基带(2)相接，最后得到翅片；

或者，首先选取厚度(s4)为0.08mm至0.15mm的平直的翅片基材，沿垂直于该翅片基材的长度方向，将翅片基材的另一边按高度(s1)、宽度(s2)的尺寸依序切开形成翅片本体(3)，接着将翅片基材的一边按宽度(s3)进行90度折弯后形成翅片基带(2)，翅片本体(3)的基部与翅片基带(2)相接，最后得到翅片。

8.根据权利要求7所述的翅片管式换热器的制作方法，其特征是在翅片本体(3)冲压出切起(6)，冲压既可以在折弯前完成，也可以在折弯后完成。

9.根据权利要求7或8所述的翅片管式换热器的制作方法，其特征是将翅片中的翅片基带(2)的一端紧贴在传热管(1)的表面并焊接固定，然后以传热管(1)的轴线方向为中心按角速度v3进行转动，与此同时将传热管(1)沿其轴线方向按v1匀速移动，翅片基带(2)沿着垂直于传热管(1)的轴线方向按v2＝(v3×d1)/2的速度进给，翅片基带(2)紧贴并呈螺旋状缠绕在传热管(1)的表面，最后将翅片基带(2)的另一端焊接在传热管(1)的表面。

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