CN102679790B - 强化冷凝传热管 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种强化冷凝传热管，该传热管的外表面设置有螺旋状翅片，所述翅片沿轴向的间距呈有规律的宽窄变化；优选情况下，所述翅片沿轴向呈有规律的高低变化。高度错落有致、间距均匀变化的螺旋状翅片可使管外翅片间冷凝液膜的表面张力变化，能使“Gregorig”效应增强(冷凝液膜厚度不一致分布可减小平均热阻)，进而提高管外冷凝换热效果；同时可加速冷凝液的下流，使换热效果增强，管束效应改善。
Description
技术领域
本发明涉及传热管技术领域，特别是涉及一种强化冷凝传热管。
背景技术
随着节能、高效理念的倡导，冷凝器设计要求换热性能逐步提高，而高效换热管正是影响冷凝器换热性能的核心因素。公开号为CN1982829A的中国专利文献公开的一种铜热交换管，管外为三角形截面的光滑翅片，这种光滑翅片可增大换热面积，用于冷凝器中能减少冷凝液膜，加快冷凝液下滴的速度，比光管的换热效率高。但是这种光滑翅片之间的冷凝液容易“搭桥”，从而使冷凝液流动不顺畅，翅片上冷凝热阻增大降低换热效率。公开号为CN101813433A的中国专利文献公开的一种冷凝传热管，使用了翅顶开槽翅片结构，其锯齿状结构能够刺穿冷凝液膜，而翅上平台可在一定程度上增强冷凝换热性能。
上述现有冷凝器传热管的结构如图1、图2所示（图3是其主视投影图），在传热管主体外表面分布有翅片，能够在一定程度上改善冷凝侧的换热性能，但由于翅片高度一致，翅片间距一致，且呈均匀分布，不能充分利用冷凝液的表面张力改善换热性能，因此，传热管的换热效率相对不高，不能充分满足制冷设备对冷凝器换热性能的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种强化冷凝传热管，通过强化换热技术提高冷凝器用传热管的换热性能，解决现有冷凝器换热性能不高的问题。
为了解决上述问题，本发明公开了一种强化冷凝传热管，所述传热管外表面设置有螺旋状翅片，所述翅片间的间距沿轴向呈有规律的宽窄变化；所述螺旋状翅片的高度沿轴向呈有规律的高低变化；其中：所述螺旋状翅片通过刀具组合挤压成型；所述螺旋状翅片的厚度为0.1～0.4mm，沿轴向每英寸设置26～60翅，轴向翅片间的间距为0.4～1mm；较低的螺旋状翅片的高度范围为0.4～1.0mm，较高的螺旋状翅片的高度范围为0.6~1.5mm。
优选的，所述螺旋状翅片是光滑翅片；或，所述螺旋状翅片是在光滑翅片顶部或两侧压槽的开槽翅片。
优选的，所述翅片间的间距沿轴向呈一宽一窄的规律变化；或，所述翅片间的间距沿轴向呈一宽两窄的规律变化；或，所述翅片间的间距沿轴向呈两宽一窄的规律变化。
优选的，所述螺旋状翅片的高度沿轴向呈一高一低的规律变化；或，所述螺旋状翅片的高度沿轴向呈一高两低的规律变化；或，所述螺旋状翅片的高度沿轴向呈两高一低的规律变化。
优选的，所述螺旋状翅片的螺旋角范围是0.3～1.5°。
优选的，所述传热管的内表面设置有螺纹状内齿。
优选的，所述螺纹状内齿与轴向夹角范围为30～60°；所述螺纹状内齿的内螺纹头数为6～60头，高度0.1～0.6mm。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明优选实施例公开的强化冷凝传热管的管外表面翅片的翅片间距有宽有窄，翅片高度有高有低，能够充分利用冷凝液均匀变化的表面张力减薄液膜厚度，使冷凝液膜厚度不一致分布可减小平均热阻，增强“Gregorig”效应，从而提高传热管外表面的换热系数；同时表面张力的均匀变化及曲率的变化，对冷凝液保持力变差，能加快冷凝液下滴，也使冷凝换热性能增强，并可减弱“管束效应”；管内和管外换热效率得到优化组合，提高冷凝用强化传热管的整体换热效率。
附图说明
图1是现有强化冷凝传热管的结构示意图1；
图2是现有强化冷凝传热管的结构示意图2；
图3是现有强化冷凝传热管的主视图；
图4是本发明强化冷凝传热管第一实施例的主视图；
图5是本发明强化冷凝传热管第二实施例的主视图；
图6是本发明强化冷凝传热管第三实施例的主视图；
图7是本发明强化冷凝传热管第四实施例的主视图；
图8是本发明强化冷凝传热管第五实施例的主视图；
图9是本发明强化冷凝传热管第六实施例的主视图；
图10是本发明强化冷凝传热管第七实施例的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参照图4，示出了本发明强化冷凝传热管第一实施例的主视投影图，在本优选实施例中，传热管外表面带有螺旋状翅片，翅片间的间距沿轴向呈一宽一窄的变化规律；其中，螺旋状翅片沿轴向每英寸设置26～60翅，轴向翅片间的间距为0.4～1mm，翅片厚度0.1～0.4mm，螺旋翅片螺旋角范围是0.3～1.5°，翅片高度范围为0.4～1.5mm；另外，螺旋状翅片可以是光滑的，也可以是在光滑翅片顶部或两侧压槽的开槽翅片；这种结构的管外翅片，由于翅片间距呈宽窄分布，使得翅片间冷凝液的表面张力均匀变化，液膜的厚度相应也均匀变化，可减小平均热阻，使得“Gregorig”效应增强，从而提高了换热管外表面的换热系数；同时表面张力的均匀变化和表面曲率的变化，使得冷凝液在翅片间保持力变差，能够很快流动到翅片底部及向下滴落，也使冷凝换热性能增强，并减弱“管束效应”。该种结构翅片可通过刀具组合挤压形成，不会增加金属耗量。
参照图5，示出了本发明强化冷凝传热管第二实施例的主视投影图，在本优选实施例中，翅片间的间距为一宽两窄的变化规律，其他与第一实施例相同。
参照图6，示出了本发明强化冷凝传热管第三实施例的主视投影图，在本优选实施例中，翅片间的间距为两宽一窄的变化规律，其他与第一实施例相同。
参照图7，示出了本发明强化冷凝传热管第四实施例的主视投影图，在本优选实施例中，传热管外表面带有翅片，翅片高度沿轴向呈一高一低的规律分布，其中，较低的翅片高度范围为0.4~1.0mm，较高的翅片高度范围为0.6～1.5mm。这种结构的管外高低分布翅片，使翅片间冷凝液的表面张力均匀变化，液膜的厚度相应不一致，均匀变化，可减小平均热阻，使得“Gregorig”效应增强，从而提高了换热管外表面的换热系数，同时表面张力的均匀变化和表面曲率的变化，使得冷凝液在翅片间保持力变差，能够很快流动到翅片底部及向下滴落，也使冷凝换热性能增强，并减弱“管束效应”。该种结构翅片可通过刀具组合挤压形成，不会增加金属耗量。
参照图8，示出了本发明强化冷凝传热管第五实施例的主视投影图，在本优选实施例中，翅片高度为一高两低的变化规律，其他与第四实施例相同。
参照图9，示出了本发明强化冷凝传热管第六实施例的主视投影图，在本优选实施例中，翅片高度为两高一低的变化规律，其他与第四实施例相同。
本发明以上各实施例可以相互结合，形成变间距高低翅的翅片形状。
另外，在本发明上述各优选实施例中，还可利用专用设备，在管内加工出螺纹状内齿1，以强化管内换热系数；其中，螺纹状内齿1与轴向夹角范围是30～60°，内螺纹头数6～60头，内齿高度0.1～0.6mm。螺纹状内齿1可破坏管内流体的边界层，增加管内流体扰动，从而强化管内换热，提高管内换热系数。
参照图10，示出了本发明强化冷凝传热管第七实施例的结构示意图，在本优选实施例中，翅片高度沿轴向为一高一低的变化规律，翅片间的间距沿轴向为一宽一窄的变化规律。
下面结合具体实施例说明本发明降膜冷凝器用强化传热管的具体结构：
按图10所示的结构加工和制造本发明强化冷凝传热管时，管主体可选用铜、铜合金材料或其它金属材料，管外径为19mm，壁厚为1.13mm，采用专用的轧管机，用旋压加工方式，管内管外同时一体化加工。管主体外表面上加工出沿周向的螺旋翅片，翅片间的间距d1为0.53mm，d2为0.61mm，翅片高度h1为0.75mm，h2为0.9mm。翅片顶部滚压开设翅槽，沿周向开设120个翅槽。
另外，利用专用设备，在管内加工出螺纹状内齿1，以强化管内管内换热系数。在本发明的第七实施例中，螺纹状内齿1的高度是0.38mm，与轴向的角度为42°，螺纹头数为45头。
根据实际测试数据统计，本发明与现有技术相比，采用冷媒R134a时，冷凝传热性能提高12%。
上述本发明实施例中，考虑到金属材料的传热性能和性价比，该冷凝用传热管优选采用铜材料制成，也可以选用铜合金、铝、铝合金、低碳钢、铜铝复合等金属材料。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
以上对本发明所提供的一种强化冷凝传热管进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种强化冷凝传热管，所述传热管外表面设置有螺旋状翅片，其特征在于，所述翅片间的间距沿轴向呈有规律的宽窄变化；所述螺旋状翅片的高度沿轴向呈有规律的高低变化；其中：
所述螺旋状翅片通过刀具组合挤压成型；
所述螺旋状翅片的厚度为0.1～0.4mm，沿轴向每英寸设置26～60翅，轴向翅片间的间距为0.4～1mm；
较低的螺旋状翅片的高度范围为0.4～1.0mm，较高的螺旋状翅片的高度范围为0.6~1.5mm。
2.根据权利要求1所述的强化冷凝传热管，其特征在于：
所述螺旋状翅片是光滑翅片；或，
所述螺旋状翅片是在光滑翅片顶部或两侧压槽的开槽翅片。
3. 根据权利要求1所述的强化冷凝传热管，其特征在于：
所述翅片间的间距沿轴向呈一宽一窄的规律变化；或，
所述翅片间的间距沿轴向呈一宽两窄的规律变化；或，
所述翅片间的间距沿轴向呈两宽一窄的规律变化。
4. 根据权利要求1所述的强化冷凝传热管，其特征在于：
所述螺旋状翅片的高度沿轴向呈一高一低的规律变化；或，
所述螺旋状翅片的高度沿轴向呈一高两低的规律变化；或，
所述螺旋状翅片的高度沿轴向呈两高一低的规律变化。
5. 根据权利要求1所述的强化冷凝传热管，其特征在于，所述螺旋状翅片的螺旋角范围是0.3～1.5°。
6. 根据权利要求1所述的强化冷凝传热管，其特征在于，所述传热管的内表面设置有螺纹状内齿。
7. 根据权利要求6所述的强化冷凝传热管，其特征在于，所述螺纹状内齿与轴向夹角范围为30～60°；所述螺纹状内齿的内螺纹头数为6～60头，高度0.1～0.6mm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20120919 Assignee: Cao County Alan Metal Process Assignor: Jinlong Precision Copper Pipe Group Co., Ltd. Contract record no.: 2015370000020 Denomination of invention: Strengthened condensation heat transfer tube and preparation method of Strengthened condensation heat transfer tube Granted publication date: 20141231 License type: Exclusive License Record date: 20150304 |
|
| LICC | Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Strengthened condensation heat transfer tube and preparation method of Strengthened condensation heat transfer tube Effective date of registration: 20171215 Granted publication date: 20141231 Pledgee: China Minsheng Banking Corp Zhengzhou branch Pledgor: Wuxi Golden Dragon Kawamura Precision Tube Co., Ltd.|Chongqing Longyu Precision Copper Tube Co., Ltd.|Henan Longhui Copper Industry Co., Ltd.|Xinxiang Jinxiang Precision Pipe Fittings Co., Ltd.|Xinxiang Longteng Refrigeration Technology Co.,Ltd.|Jiangsu Canghuan Copper Industry Co.,Ltd.|Jinlong Precision Copper Pipe Group Co., Ltd.|Guangdong Longfeng Precise Copper Tube Co., Ltd. Registration number: 2017990001045 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| CP02 | Change in the address of a patent holder |
Address after: 404000 588 Airport Road, Wanzhou District, Chongqing (Wanzhou Economic Development Zone) Patentee after: Jinlong Precision Copper Pipe Group Co., Ltd. Address before: 453000 No. 191 Renmin West Road, Henan, Xinxiang Patentee before: Jinlong Precision Copper Pipe Group Co., Ltd. |
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| CP02 | Change in the address of a patent holder | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20190814 Granted publication date: 20141231 Pledgee: China Minsheng Banking Corp Zhengzhou branch Pledgor: Jinlong Precision Copper Pipe Group Co., Ltd. Registration number: 2017990001045 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Strengthened condensation heat transfer tube and preparation method of Strengthened condensation heat transfer tube Effective date of registration: 20190830 Granted publication date: 20141231 Pledgee: China Minsheng Banking Corp Zhengzhou branch Pledgor: Jinlong Precision Copper Pipe Group Co., Ltd. Registration number: Y2019990000127 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |