CN106595372A - 一种直内螺纹换热铜管 - Google Patents

Abstract

本发明涉及换热铜管技术领域，具体公开了一种直内螺纹换热铜管，包括铜管本体，铜管本体内侧沿圆周方向设有若干直角齿，直角齿的两侧边分别为延长线过铜管本体圆心的支撑直边、与支撑直边相交的胀开斜边，且支撑直边和胀开斜边在直角齿的顶部圆弧过渡连接，直角齿的齿顶角为45°，直角齿沿铜管本体轴线拉伸形成直齿条，相邻直齿条之间形成直齿槽，铜管本体内设有贯穿直齿条的螺旋导槽，螺旋导槽从铜管本体的一端延伸至另一端，铜管本体内侧还设有与螺旋导槽呈双螺旋状延伸的扰流齿族，扰流齿族包括若干位于直齿槽内的扰流齿。本发明可避免齿纹在胀管过程中被破坏，减小流动阻力，增加流动紊乱程度，提高换热效率，且方便加工。

Description

一种直内螺纹换热铜管

技术领域

本发明涉及换热铜管技术领域，具体涉及一种内壁设有直齿条的换热铜管。

背景技术

空调热交换器用的换热铜管一般有光滑管和非光滑管，光滑管内侧光滑，而非光滑管内侧因设有螺旋状的螺纹也被称为螺纹管。与光滑管相比，螺纹管因螺纹的存在，传热面积面大、气液界面的扰动程度高，故具有更高的传热效率，因而也被越来越多的空调企业使用。但螺纹管使用中有以下不足：

1、换热管需要通过胀管扩径，使螺纹的顶部因受到胀管径向的挤压被破坏，反而增加了流体的流动阻力，且螺纹削弱了胀管的径向施力效果；

2、螺纹的螺旋方向与铜管内流体的流动方向存在夹角，增大了管内的流动阻力;

3、相邻两条螺纹条之间形成的螺旋槽内存在流动速度较慢的区域、甚至流动死区，导致该处流体的层流边界层厚度大，换热效率低;

4、螺纹加工难度大，加工成本高，生产效率低。

中国专利CN201196548Y，专利名称一种传热铜管，公告日期2009年2月18日，公开了一种铜管内侧设有沿轴线延伸的齿槽的传热铜管，相邻齿槽之间形成横截面呈梯形的齿条，从而使铜管形成直条内齿管，该铜管的齿条容易加工，对流体的流动阻力小，但该换热铜管的齿条在胀开铜管的过程中容易因受到径向挤压而被破坏，同时与螺纹管相比，该换热铜管内侧的换热面积变小，换热能力有所下降。

发明内容

针对现有直条内齿管、螺纹管的齿纹在胀管过程中易损坏，且螺纹管流动阻力大、螺旋槽内存在流动死区，直条内齿管的换热面积小等问题，本发明的目的在于提供一种在胀管过程中齿纹不容易被破坏，且流动阻力小、换热面积大的换热铜管。

本发明提供如下的技术方案：

一种直内螺纹换热铜管，包括铜管本体，所述铜管本体内壁沿圆周方向设有若干直角齿，所述直角齿设有两侧边：延长线过铜管本体的横截面圆心的支撑直边、与支撑直边在直角齿顶部圆弧过渡相交的胀开斜边，所述直角齿的齿顶角为45°，所述直角齿沿铜管本体轴线延伸形成直齿条，相邻直齿条之间形成直齿槽，所述铜管本体内设有贯穿直齿条的螺旋导槽，并从铜管本体的一端延伸至另一端，在铜管本体外侧设有传热涂层。

本发明的直内螺纹换热铜管，在铜管本体内侧沿圆周方向设有若干直角齿，并在铜管本体的轴线方向拉伸形成直条状的直齿条。胀开斜边在胀管过程中作为受力面，承受来自胀管的挤压力，与现有的螺纹管相比，直角齿顶部的圆弧过渡连接避免顶部集中被胀管挤压弯折或磨损，防止齿纹发生倾斜。胀开斜边增加了胀管与齿条的接触面积，同时胀开斜边上的挤压力被分解成与支撑直边垂直的水平力和沿胀开斜边向下的斜向力，水平力有使直角齿向支撑直边侧倾斜的趋势，与现有螺纹管或直条内齿管的齿纹直接承受径向挤压力相比，水平力减小，同时斜向力向下胀开铜管，使直角齿不容易被破坏，直角齿的齿顶角为45°。这样既可以保持铜管本体圆周方向上合适的直角齿数目，同时避免直角齿成瘦高状。而且直齿条可减轻流体在铜管内的流动阻力，同时便于加工。另外胀开斜边在圆周方向上形成顺时针或逆时针方向的导流圈，引导铜管本体内表面的流体沿导流圈流动，与沿轴线流动的流体形成错流，进而使铜管本体内表面的流体因被冲击而不断改变流动方向，使铜管表面的流体被持续更新，增大了铜管本体内侧表面的流体紊乱程度。铜管本体内侧设有的螺旋导槽，引导流体在铜管内侧表面成螺旋状流动，与直条内齿管相比增强了流体的紊乱程度，换热管的传热效率得到提高。螺旋导槽贯穿直齿条，将直齿条分割成若干小段，增加了铜管本体内侧的传热表面积。在螺旋导槽与直齿槽交接处形成流体沿螺旋导槽斜向流动和沿轴线指向流动的碰撞，增大了流体湍动程度，减小了铜管本体表面的层流边界层厚度，进一步提高铜管的传热效果。铜管本体外侧设有的传热涂层提高铜管的传热效率，同时起到防腐蚀的效果。

作为本发明的一种改进，所述直角齿的两侧边分别与铜管本体内侧表面圆弧过渡。过渡圆弧形成了直角齿两侧的支撑结构，确保直角齿的支撑直边在胀管胀开的过程中不会倾斜，同时胀开斜边一侧缓慢胀开，保证胀管过程的稳定，且消除了齿条两侧边与铜管本体连接处形成的流动死区。

作为本发明的一种改进，所述螺旋导槽的螺旋升角为25°～35°。合适的螺旋升角便于换热铜管的加工，且可以保证螺旋导槽的导流、扰流效果。

作为本发明的一种改进，所述螺旋导槽包括若干首尾相连的连接单元，每个连接单元内的螺旋导槽的底面从直角齿的顶部逐渐变至直角齿齿高一半处的位置。由于螺旋导槽的底面从直角齿的顶部逐渐变化至直角齿的一半齿高处，使流体在单元内流动时形成液面差而呈俯冲流动，同时每个单元内的螺旋导槽被直齿槽分割成位于直齿条上的若干段，每段螺旋导槽中的流体与两侧直齿槽内的流体进行不同程度的交汇冲击，增加了铜管本体内侧的扰流程度，使提高了传热效率。

作为本发明的一种改进，所述铜管本体内壁还设有与螺旋导槽呈双螺旋状延伸的扰流齿族，所述扰流齿族由若干位于直齿槽内的V形的扰流齿组成，扰流齿的两端面分别与所在直齿槽两侧的直齿条相接。V形的扰流齿可以变成“堰塞湖”的湖堰，在直齿槽内对流体形成拦截，并不断受到流体冲击，增加流体的紊乱程度。从扰流齿上方流过的流体与铜管本体内侧表面之间形成液位差，并与从螺旋导槽流处的流体相互冲击混合，破坏铜管本体内侧表面形成的层流边界层，增大了流体的湍流程度。

作为本发明的一种改进，所述扰流齿的齿高为直角齿齿高的一半。合适的齿高可以增加流体的紊乱程度，同时阻止扰流齿与铜管本体内壁连接处形成层流。

作为本发明的一种改进，所述支撑直边上设有连续的三角齿纹。三角齿纹增加了铜管本体内壁的换热表面积，同时增加了流体的湍流程度。

作为本发明的一种改进，所述胀开斜边和支撑直边沿铜管本体轴线相应延伸成直齿条的直支撑面和胀开面，所述胀开面上设有倾斜角度增大的劈形坡，所述劈形坡分别与支撑直面上和胀开面平滑连接。劈形坡与胀管接触，进一步减弱了直角齿受到来自胀管的水平力，增加了斜向力，同时流体流通方向在劈形坡与胀开面交接处发生改变，增加了流体的流动紊乱程度。

作为本发明的一种改进，所述传热涂层的组份为：铜粉15%、碳化硅30%、石墨粉50%、硅酸钠粘合剂5%。在铜管本体外侧设置传热涂层，可以强化铜管本体的传热效果，尤其是需要在铜管本体外侧穿套若干铝质散热片时，传热涂层可强化铜管本体外侧与铝质散热片上的穿孔内侧之间的传热效果，提高换热铜管的传热效率。

本发明的有益效果如下：

本发明的直内螺纹换热铜管，在铜管本体内侧圆周方向设有直角齿并沿轴线延伸形成的直齿条，同时设有螺旋导槽和扰流齿，直角齿可以避免在胀管过程中被破坏，直齿条减小了流体的流动阻力，方便加工。螺旋导槽和扰流齿增加了流体流动的紊乱程度，提高了换热效率，从而使本发明的直内螺纹换热铜管具有齿纹不易破坏，流动阻力小、换热面积大、传热效率高的优点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1中A处的放大图。

图3是图1中B-B处的剖视图。

图4是扰流齿的剖面图。

图5是直角齿的一种示意图。

图6是直角齿的另一种示意图。

图中：1、铜管本体 2、直角齿 20、直齿条 21、支撑直边 22、胀开斜边 23、过渡圆弧 24、三角齿纹 25、劈形坡 3、直齿槽 4、螺旋导槽 5、扰流齿。

具体实施方式

下面结合附图就本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1、图2、图3所示，一种直内螺纹换热铜管，包括铜管本体1，铜管本体内侧表面沿圆周方向设有若干均匀分布的直角齿2，直角齿的两侧边分别为一条直边和一条斜边，其中直边的延长线过铜管本体横截面的圆心形成支撑直边21，斜边与直边在直角齿顶部圆弧过渡相交，斜边形成胀开斜边22，直角齿的齿顶角为30°～45°，优选45°。这样胀管过程中，胀管挤压胀开斜边使直角齿发生弯折等破坏的水平力变小，直角齿顶部的圆弧过渡连接避免顶部集中被胀管挤压弯折或磨损，防止直角齿发生倾斜。支撑直边与胀开斜边分别与铜管本体的内侧表面之间通过过渡圆弧23连接，其中过渡圆弧的半径为直角齿齿高的一半，这样在直角齿两侧形成了支撑结构，同时保证铜管在胀管过程中被缓慢稳定胀开。直角齿沿铜管本体的轴线方向从铜管本体的一端的端面延伸至另一端的端面形成直齿条20，胀开斜边和支撑直边则相应的延伸成直齿条的直支撑面和胀开面，相邻直齿条之间形成直齿槽3，直齿槽的横截面呈两边不等的U形，直齿条方便加工且流体阻力小。铜管本体内侧设有一条螺旋导槽4，螺旋导槽与铜管本体的轴线的夹角为25°～35°，且螺旋导槽贯穿直齿条，引导贴靠铜管本体内侧表面的流体螺旋状流动，增加流体的扰流程度。在铜管本体外侧设有传热涂层，强化传热并防腐蚀，传热涂层的组成为铜粉15%、碳化硅30%、石墨粉50%、硅酸钠粘合剂5%，传热涂层的厚度为12 um。

为进一步增加螺旋导槽的扰流效果，提高铜管本体的热交换效率，螺旋导槽在铜管本体内侧表面沿螺旋方向形成了若干相同的连接单元，每个连接单元内的螺旋导槽的底面从直角齿的顶部逐渐变化至直角齿齿高一半处的位置，这样使螺旋导槽的各连接单元首尾相连，流体在单元内流动形成液面差，同时与两侧直齿槽内的流体相互交汇，增大铜管本体内的流体紊乱程度。

如图3和图4所示，在铜管本体内侧还设有与螺旋导槽呈双螺旋延伸的扰流齿族，扰流齿族被相邻的直齿条分割成位于直齿槽内的若干扰流齿5，扰流齿沿铜管本体的轴线方向呈V形，扰流齿的V形开口与流体流通方向相逆，扰流齿的齿高为直角齿齿高的一半，扰流齿在垂直于其一条V形侧边的方向上的横截面呈等腰三角形，扰流齿的两端面分别与其所在直齿槽两侧的直齿条相连接。扰流齿在直齿槽内对流体形成拦截，使越过直齿槽的流体流动速度增大，从而增加流体的紊流程度 。

如图5所示，为进一步提高铜管本体内的热交换面积，同时增大流体流动的紊乱程度，在支撑直边上设有三角齿纹24，三角齿纹从支撑直边上部的圆弧过渡端延伸至支撑直边下部的圆弧过渡端。

如图6所示，为进一步减弱直角齿受到来自胀管的水平力，在直齿条的胀开面上设有与胀开面相比倾斜角度更大的劈形坡25，劈形坡分别与支撑直面上部和胀开面下部平滑连接。劈形坡直接受胀管外表面的挤压，增加了铜管受到的来自胀管的斜向力，同时流体流通方向在劈形坡与胀开面交接处发生改变，增加了流体的流动紊乱程度。

本发明的直内螺纹换热铜管，可以避免齿纹在胀管过程中被破坏，同时减小了流体的流动阻力，方便加工，而且增加了流体流动的紊乱程度，提高了换热效率，因而具有很好的推广价值。

Claims (9)

1.一种直内螺纹换热铜管，包括铜管本体（1），其特征在于，所述铜管本体内壁沿圆周方向设有若干直角齿（2），所述直角齿设有两侧边：延长线过铜管本体的横截面圆心的支撑直边（21）、与支撑直边在直角齿顶部圆弧过渡相交的胀开斜边（22），所述直角齿的齿顶角为45°，所述直角齿沿铜管本体轴线延伸形成直齿条（20），相邻直齿条之间形成直齿槽（3），所述铜管本体内设有贯穿直齿条的螺旋导槽（4），并从铜管本体的一端延伸至另一端，在铜管本体外侧设有传热涂层。

2.根据权利要求1所述的直内螺纹换热铜管，其特征在于，所述直角齿的两侧边分别与铜管本体内侧表面圆弧过渡。

3.根据权利要求1所述的直内螺纹换热铜管，其特征在于，所述螺旋导槽的螺旋升角为25°～35°。

4.根据权利要求1或3所述的直内螺纹换热铜管，其特征在于，所述螺旋导槽包括若干首尾相连的连接单元，每个连接单元内的螺旋导槽的底面从直角齿的顶部逐渐变至直角齿齿高一半处的位置。

5.根据权利要求1所述的一种直内螺纹换热铜管，其特征在于，所述铜管本体内壁还设有与螺旋导槽呈双螺旋状延伸的扰流齿族，所述扰流齿族由若干位于直齿槽内的V形的扰流齿（5）组成，扰流齿的两端面分别与所在直齿槽两侧的直齿条相接。

6.根据权利要5所述的直内螺纹换热铜管，其特征在于，所述扰流齿的齿高为直角齿齿高的一半。

7.根据权利要求 1所述的直内螺纹换热铜管，其特征在于，所述支撑直边上设有连续的三角齿纹（24）。

8.根据权利要求1所述的直内螺纹换热铜管，其特征在于，所述胀开斜边和支撑直边沿铜管本体轴线相应延伸成直齿条的直支撑面和胀开面，所述胀开面上设有倾斜角度增大的劈形坡（25），并分别与支撑直面上和胀开面平滑连接。

9.根据权利要求1所述的直内螺纹换热铜管，其特征在于，所述传热涂层的组份为：铜粉15%、碳化硅30%、石墨粉50%、硅酸钠粘合剂5%。