CN102425972A - 一种热交换管 - Google Patents

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陆明华
张春明
周浩平
罗行
景晓伟
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Abstract

一种热交换管，属于强化传热和节能技术领域。包括壁面上具有螺旋翅片的管体，其特征在于：在所述螺旋翅片上间隔构成有一组凹道，各凹道沿着螺旋线的方向延伸，自管体的一端的管基表面沿首个螺旋翅片的翅片侧面向该翅片顶部延伸，在途经该首个螺旋翅片的顶部后延伸至该螺旋翅片的另一翅片侧面，而后继而延伸至位于两相邻的螺旋翅片之间的管基表面并且进而延伸至下一个螺旋翅片的翅片侧面和翅片顶部直至到达位于管体的另一端的最终的一个螺旋翅片的翅片侧面的外侧的管基表面。优点：既有助于显著增加换热面积而藉以提高换热性能，又有利于避免增大流体的流动阻力。

Description

一种热交换管
技术领域
本发明属于强化传热和节能技术领域,具体涉及一种热交换管，用于空调、制冷系统中。
背景技术
在现有技术中，为了提高空调和制冷系统中使用的热交换管的换热效率，普遍采用低翅片管以增加换热面积，同时增强换热面对流体扰动以强化换热效果。中国实用新型专利ZL99228089.3、中国发明专利ZL95121709.7和中国实用新型专利ZL02232596.4公开的具有三维低翅片构造的传热管都是在管壁上切出一组主槽，形成翅片，再在翅片上切出一组与之相交的螺旋槽（副槽），形成齿状的螺旋翅片。并不限于这些专利公开的传热管由于副槽仅在翅片端部生成，因此换热面积的增加十分有限。尤其是这种传热管的换热表面在强化传热的同时使流动阻力显著增加。
发明内容
本发明的任务在于提供一种既有助于显著增加换热面积而藉以提高换热性能，又有利于避免增大流体的流动阻力的热交换管。
本发明的任务是这样来完成的，一种热交换管，包括壁面上具有螺旋翅片的管体，其特征在于：在所述螺旋翅片上间隔构成有一组凹道，各凹道沿着螺旋线的方向延伸，自管体的一端的管基表面沿首个螺旋翅片的翅片侧面向该翅片顶部延伸，在途经该首个螺旋翅片的顶部后延伸至该螺旋翅片的另一翅片侧面，而后继而延伸至位于两相邻的螺旋翅片之间的管基表面并且进而延伸至下一个螺旋翅片的翅片侧面和翅片顶部直至到达位于管体的另一端的最终的一个螺旋翅片的翅片侧面的外侧的管基表面。
在本发明的一个具体的实施例中，所述的螺旋翅片与所述管体的轴线之间构成有一第一夹角；而所述螺旋线与所述管体的轴线之间构成有一第二夹角。
在本发明的另一个具体的实施例中，所述的第一夹角的度数为45～90°；所述的第二夹角的度数为0～55°。
在本发明的又一个具体的实施例中，所述的螺旋线为单头或多头螺旋线，其中，单头螺旋线是指仅有1条螺旋线绕管体延伸；多头螺旋线是指有2条或以上的螺旋线并行绕管体延伸。
在本发明的再一个具体的实施例中，所述的凹道在所述翅片顶部的第一深度为0.05~1.0㎜，凹道在所述翅片侧面的第二深度为0.02~0.5㎜，而凹道在所述管基表面的第三深度为0.02~0.5㎜。
在本发明的还有一个具体的实施例中，所述的凹道的横截面形状为梯形、矩形、三角形或圆弧形。
在本发明的更而一个具体的实施例中，所述的凹道的宽度为0.5~2.5㎜，相邻凹道之间的距离为1.0~3.5㎜。
本发明提供的技术方案由于在螺旋翅片上切割出的凹道自管体的一端的管基表面沿首个螺旋翅片的翅片侧面向该螺旋翅片的顶部延伸，在途经该首个螺旋翅片的顶部后延伸至该螺旋翅片的另一个翅片侧面，而后继而延伸至位于两相邻的螺旋翅片之间的管基表面并且进而延伸至下一个螺旋翅片的翅片侧面和翅片顶部直至到达位于管体的另一端的最终的一个螺旋翅片的翅片侧面的外侧的管基表面，使换热面积显著增加，并且不仅不存在螺旋翅片与管体之间的接触热阻，而且当流体流过传热面时，由凹道破坏流经螺旋翅片及管基表面的流体边界层，藉以增加扰动，强化传热过程，使热交换管的传热性能得到显著提高。凹道在所述顶部的第一深度通常不超过翅高的一半，凹道的第一深度为0.3㎜，使得翅片顶部形成细微锯齿形结构，这足以破坏高雷诺数流动时的温度边界层，又避免了已有技术中大尺度锯齿所诱发的涡流，从而降低了流动阻力。
附图说明
图1为本发明的实施例结构图。
图2为图1的螺旋翅片及凹道的螺旋角示意图。
图3为图1所示的凹道的深度示意图。
具体实施方式
为了使专利局的审查员尤其是公众能够更加清楚地理解本发明的技术实质和有益效果，申请人将在下面以实施例的方式作详细说明，但是对实施例的描述均不是对本发明方案的限制，任何依据本发明构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应视为本发明的技术方案范畴。
实施例1：    请见图1、图2和图3，给出了管体1，管体1的长度是不受限制的，也就是说，在本发明中没有必要对管体1的长度进行限制。在管体1的外壁上构成有外翅片8，优选地，可在外翅片8的顶端构成翅顶凸台9，相邻外翅片8上的翅顶凸台9之间的宽度小于相邻外翅片8之间的宽度。
在管体1的内壁构成有螺旋翅片2，在螺旋翅片2上以间隔状态构成有一组凹道7，也就是说在螺旋翅片2上由刀具切出有一组彼此间隔的凹道7，各凹道7沿着螺旋线6的方向自管体1的内壁的一端朝着管体1的内壁的另一端延伸，更具体地讲沿着管体1的一端的内壁上的螺旋翅片2朝向管体1另一端的内壁上的螺旋翅片2的方向延伸。具体是：凹道7自管体1的一端的管基表面5沿首个螺旋翅片2的翅片侧面4向该翅片顶部3延伸，然后以循环方式自管体1一端的首个（首枚）螺旋翅片2的顶部3即翅片顶部在途经该首个螺旋翅片2的翅片侧面4后继而延伸至位于两相邻的螺旋翅片2之间的管基表面5（该管基表面5即为相邻螺旋翅2的谷部即底部）并且进而延伸至下一个螺旋翅片2的翅片侧面4和螺旋翅片2的顶部3，直至到达管体1另一端的末尾一个螺旋翅片2的翅片侧面4的外侧的管基表面5。前述的螺旋线6为单头或多头螺旋线。前述的螺旋翅片2与管体1之间构成有一第一夹角α，而螺旋线6与管体1之间构成有一第二夹角β。前述的单头螺旋线是指仅有1条螺旋线6绕管体1，而前述的多头螺旋线是指2条或以上的螺旋线6彼此并行地绕管体1延伸。
在本实施例中，前述的凹道7在螺旋翅片2的顶部3的第一深度h 1 为0.05㎜，凹道7在翅片侧面4的第二深度h 2 为0.05㎜，而凹道7在管基表面5的第三深度h 3 同样为0.05㎜，凹道7的横截面形状为长方形，凹道7的宽度为1㎜。前述的第一夹角α的角度为45°，第二夹角β的角度为10°，相邻凹道7之间的距离为2㎜。
实施例2：
图略，仅将第一深度h 1 改为1.0㎜，第二深度h 2 改为0. 5㎜，第三深度h 3 改为0.1㎜，凹道7的横截面形状为圆弧形，凹道7的宽度为2.5㎜，第一夹角α的角度为90°，第二夹角β的角度为55°，相邻凹道7之间的距离为3.5㎜。其余均同对实施例1的描述。
实施例3：
图略，仅将第一深度h 1 改为0.2㎜，第二深度h 2 改为0.03㎜，第三深度h 3 改为0.08㎜，凹道7的横截面形状呈三角形，凹道7的宽度（平均宽度）改为1.5㎜，第一夹角α的角度改为65°，第二夹角β的角度为0°，相邻凹道7之间的距离改为1.0㎜。其余均同对实施例1的描述。
实施例4：
图略，仅将第一深度h 1 改为0.6㎜，第二深度h 2 改为0. 09㎜，第三深度h 3 改为0.3㎜，凹道7的横截面形状呈梯形，凹道7的宽度（平均宽度）改为0.6㎜，第一夹角α改为50°，第二夹角β改为5°，相邻凹道7之间的距离改为2.8㎜。其余均同对实施例1的描述。
实施例5（优选例）：
在这一实施例中，前述螺旋翅片2及凹道7位于管体1的外侧，在管体1内壁面上形成翅片8，在管体1的外壁上形成与螺旋翅片2相交的凹道7。螺旋翅片2与管体1的轴线之间的第一夹角α在85~90°之间，螺旋线6与所述螺旋翅片2接近垂直相交，使得凹道7尽可能接近水平位置。凹道7分别在翅片顶部3、翅片侧面4和管基表面5的第一深度h 1 =0.2~0.3㎜、第二深度h 2 =0.1~0.2㎜和第三深度h 3 =0.1~0.2㎜，凹道7的横截面为矩形，宽度在1.0~2.5㎜，凹道7的间距在1.25~3.0㎜之间。借助于凹道7内的液体的表面张力，可以使得热交换管在用于降膜蒸发时管表面的液膜达到较为理想的均匀分布状态，同时，凹道7又起到形成汽化核心的作用，从而显著提高了液膜在降膜蒸发管表面的蒸发速率，使得按本发明制作的降膜蒸发管其传热性能与现有技术相比有了明显的提高。

Claims (7)

1.一种热交换管，包括壁面上具有螺旋翅片(2)的管体(1)，其特征在于：在所述螺旋翅片(2)上间隔构成有一组凹道(7)，各凹道(7)沿着螺旋线(6)的方向延伸，自管体(1)的一端的管基表面(5)沿首个螺旋翅片(2)的翅片侧面(4)向该翅片顶部(3)延伸，在途经该首个螺旋翅片(2)的顶部(3)后延伸至该螺旋翅片(2)的另一翅片侧面(4)，而后继而延伸至位于两相邻的螺旋翅片(2)之间的管基表面(5)并且进而延伸至下一个螺旋翅片(2)的翅片侧面(4)和翅片顶部(3)直至到达位于管体(1)的另一端的最终的一个螺旋翅片(2)的翅片侧面(4)的外侧的管基表面(5)。
2.根据权利要求1所述的一种热交换管，其特征在于所述的螺旋翅片(2)与所述管体(1)的轴线之间构成有一第一夹角(α)；而所述螺旋线(6)与所述管体(1)的轴线之间构成有一第二夹角(β)。
3.根据权利要求1所述的一种热交换管，其特征在于所述的第一夹角(α)的度数为45～90°；所述的第二夹角(β)的度数为0～55°。
4.根据权利要求1所述的一种热交换管，其特征在于所述的螺旋线(6)为单头或多头螺旋线，其中，单头螺旋线是指仅有1条螺旋线(6)绕管体(1)延伸；多头螺旋线是指有2条或以上的螺旋线(6)并行绕管体(1)延伸。
5.根据权利要求1所述的一种热交换管，其特征在于所述的凹道(7)在所述翅片顶部(3)的第一深度(h 1 )为0.05~1.0㎜，凹道(7)在所述翅片侧面(4)的第二深度(h 2 )为0.02~0.5㎜，而凹道(7)在所述管基表面(5)的第三深度(h 3 )为0.02~0.5㎜。
6.根据权利要求1或5所述的一种热交换管，其特征在于所述的凹道(7)的横截面形状为梯形、矩形、三角形或圆弧形。
7.根据权利要求6所述的一种热交换管，其特征在于所述的凹道(7)的宽度为0.5~2.5㎜，相邻凹道(7)之间的距离为1.0~3.5㎜。
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