CN107192294B - 高翅片热交换管 - Google Patents

Abstract

一种高翅片热交换管，包括管体以及螺旋翅片，特点：螺旋翅片上形成有螺旋翅片第一、第二折展翼，两者的折展方向相同且之间由圆弧过渡翅片过渡，各两相邻的螺旋翅片第一折展翼之间的空穴构成为螺旋翅片第一折展翼气流腔，各两相邻的螺旋翅片第二折展翼之间的空穴构成为螺旋翅片第二折展翼气流腔，螺旋翅片第一折展翼气流腔与螺旋翅片槽及圆弧过渡翅片槽相通，螺旋翅片第二折展翼气流腔同时与螺旋翅片槽及圆弧过渡翅片槽相通，第一折展翼弦的弦长与第二折展翼弦的弦长相等，第一、第二折展翼弦弦长以及圆弧过渡翅片的弧长三者之和占螺旋翅片的圆周长的五分之三至二分之一。管体与螺旋翅片的翅根之间不会产生接触热阻；提高热交换效率，节能。

Description

高翅片热交换管

技术领域

本发明属于热交换部件技术领域，具体涉及一种高翅片热交换管，应用于诸如气-气、气-液和气-油之类的强化换热场合。

背景技术

前述高翅片热交换管的典型的但并非限于的使用例子如城市供热，利用高温热空气或燃气将管内的水加热，并且在热水锅炉（圆形的商用热水锅炉）的应用甚为普遍。

在公开的中国专利文献中不乏关于热交换管的技术信息，略以例举的如CN1092327C（混合制冷剂用传热管）、CN2365635Y（传热管）、CN2539948Y（断续齿内螺纹无缝高效传热管）、CN100365369C（蒸发器热交换管）、CN102425972A（一种热交换管）和CN103063072A（一种热交换管）等等。在国外专利文献中也可见诸热交换管的技术信息，如JP2003287392A、JP2005121238A和US5896660A，等等。

前述的高翅片热交换管是指翅片高度为5-15mm的翅片管，其翅片的形状有多种不同的表现形式，例如美国专利US2667337公开的波纹形绕片管由金属圆管和螺纹状翅片组成，翅片上形成有波纹，波纹从外缘向内延伸一段距离且宽度和深度渐渐减小直至消失。该专利方案提供的波纹形绕片管至少存在以下三点欠缺：其一，由于螺旋状的翅片是通过焊接方式结合到管体外壁上的，因而存在翅片与管体分离之虞，使用的耐久性和寿命无法满足业界之预期；其二，由于翅片与管体之间的焊点部位会增大接触热阻，因而会严重影响换热性能或称换热效果；其三，由于是分体式结构，经制作后才将翅片与管体构成一体的，因而工序步骤多、制作时间长、制作质量难控制并且制作效率低，不利于工业化放大生产；又，中国专利CN2144290Y推荐的“高效翅片传热管”是在传热管的内外表面均轧制螺旋状沟槽，并且在对应于管体外表面的螺旋状沟槽内压焊翅片带形成高翅片，毫无疑问，该专利同存前述US2667337的欠缺；及，CN2657824Y提供的“一种高翅片换热管制作装置”仅能加工出平直形的高翅片，然而平直形的高翅片对于换热效果之改善几乎不具积极意义；还，美国专利US4337824教导的“一种复合翅片管”是利用三辊轧机在管体外轧制出高度为2.8mm的翅片以及在管内壁轧制出螺旋状波纹槽，由于翅片为直翅并且翅片高度小于5mm，因而不足以体现期望的换热效果。此外，CN2740988Y（热交换器用铜合金无缝高翅片管）虽然翅片高度可达20mm，但翅片为平直形，故同存US4337824之不足。

从某种意义上讲，由于CN201034432Y公告的“高翅片热交换管”能以轧制方式在管体的外壁上直接以螺旋状态朝着管体的轴线方向延伸并且向两交替偏移而构成波纹状的外翅片，因而能弥补前述属于高翅片热交换管范畴的专利的欠缺，并且相对于在先公开的专利如WO 03/050467A1、US2003/0094272A1特别是相对于在后公开的专利如 CN20124699Y（冷库及蒸发式冷凝器专用铝合金多翅片管）、CN203824399U（一种锅炉蒸发器用整体型螺旋翅片管）、CN205049036U（铝制翅片管）和CN205300345U（纵向开孔型翅片管）仍具有拔萃的技术效果。

但是，包括CN201034432Y在内的前述专利存在因难以改变空气流向（方向）而影响交换效率的通弊，而热交换效率的高低直接关系到能源消耗的大小，即与节能与否密切相关，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

发明内容

本发明的任务在于提供一种有助于将翅片与管体构成一体结构而藉以消除管体与螺旋翅片的翅根之间的接触热阻、有利于诱导气流改变方向并使气流产生良好的扰动效应而藉以提高热交换效率并体现节能的高翅片热交换管。

本发明的任务是这样来完成的，一种高翅片热交换管，包括管体以及由管体上的材料朝管体的半径方向延展并且在管体的外表面绕管体呈螺旋状态循着管体的轴线方向延伸而成的与管体构成为一体的螺旋翅片，特征在于在所述螺旋翅片上形成有螺旋翅片第一折展翼和螺旋翅片第二折展翼，该螺旋翅片第一、第二折展翼的折展方向相同并且螺旋翅片第一、第二折展翼之间由圆弧过渡翅片过渡，各两相邻的螺旋翅片第一折展翼之间的空穴构成为螺旋翅片第一折展翼气流腔，而各两相邻的螺旋翅片第二折展翼之间的空穴构成为螺旋翅片第二折展翼气流腔，螺旋翅片第一折展翼气流腔同时与螺旋翅片的螺旋翅片槽以及圆弧过渡翅片的圆弧过渡翅片槽相通，螺旋翅片第二折展翼气流腔同时与所述螺旋翅片槽以及所述圆弧过渡翅片槽相通，其中：螺旋翅片第一折展翼的第一折展翼弦的弦长是与螺旋翅片第二折展翼的第二折展翼弦的弦长相等的，并且第一、第二折展翼弦弦长以及圆弧过渡翅片的弧长三者之和占所述螺旋翅片的圆周长的五分之三或二分之一。

在本发明的一个具体的实施例中，所述螺旋翅片第一折展翼以及所述螺旋翅片第二折展翼的折展程度占所述螺旋翅片的高度的三分之一至二分之一，所述螺旋翅片的螺距为2.5-5mm。

在本发明的另一个具体的实施例中，所述螺旋翅片的高度是指自螺旋翅片的翅顶至翅根之间的距离。

在本发明的又一个具体的实施例中，自所述螺旋翅片的翅顶至翅根之间的距离为15-25mm。

在本发明的再一个具体的实施例中，在所述的螺旋翅片第一折展翼中，后一螺旋翅片第一折展翼在保持与前一螺旋翅片第一折展翼非接触的状态下伸展至前一螺旋翅片第一折展翼的上方；在所述螺旋翅片第二折展翼中，后一螺旋翅片第二折展翼在保持与前一螺旋翅片第二折展翼的状态下伸展至前一螺旋翅片第二折展翼的上方。

在本发明的还有一个具体的实施例中，所述的螺旋翅片第一折展翼以及所述的螺旋翅片第二折展翼在所述螺旋翅片上的折展角度为90°。

在本发明的更而一个具体的实施例中，所述的第一折展翼弦与所述的第二折展翼弦之间形成有一夹角。

在本发明的进而一个具体的实施例中，所述的夹角的度数为82-88°。

在本发明的又更而一个具体的实施例中，所述的夹角的度数为85°。

在本发明的又进而一个具体的实施例中，所述管体为铜管。

本发明提供的技术方案的技术效果在于：其一，由于螺旋翅片由管体上的材料朝管体的半径方向延展并且在管体的外表面绕管体的圆周方向呈螺旋状态循着管体的轴线方向延伸形成与管体一体结构，因而管体与螺旋翅片的翅根之间不会产生接触热阻；其二，由于在螺旋翅片上形成有螺旋翅片第一、第二折展翼，由各两相邻螺旋翅片第一折展翼之间的空穴构成为螺旋翅片第一折展翼气流腔以及由各两相邻螺旋翅片第二折展翼之间的空穴构成为螺旋翅片第二折展翼气流腔，因而有利于诱导气流改变方向并对气流产生良好的扰动作用，既可提高热交换效率，又能体现节能；其三，当在使用状态下将本发明设置于锅炉或类似的供热设施中，可使气流呈复数个S形的形态流动，进而提高热交换效率以及节省能耗。

附图说明

图1为本发明的实施例结构图。

图2为图1的正视图。

图3为图1的横断面示意图。

图4为本发明的应用例示意图。

具体实施方式

为了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。

请参见图1至图3，示出了由铜管充当的管体1以及由管体1上的材料朝管体1的半径方向延展并且在管体1的外表面绕管体1的圆周方向呈螺旋状态同时循着管体1的轴线方向延伸而成的与管体1构成为一体的螺旋翅片2。由于螺旋翅片2在管体1上的形成方式属于现有技术，即由轧制方式实现，因而申请人不再赘述。

作为本发明提供的技术方案的技术要点：在前述螺旋翅片2上形成有螺旋翅片第一折展翼21和螺旋翅片第二折展翼22，该螺旋翅片第一、第二折展翼21、22的折展方向相同并且螺旋翅片第一、第二折展翼21、22之间由圆弧过渡翅片23过渡，各两相邻的螺旋翅片第一折展翼21之间的空穴构成为螺旋翅片第一折展翼气流腔211，而各两相邻的螺旋翅片第二折展翼22之间的空穴构成为螺旋翅片第二折展翼气流腔221，螺旋翅片第一折展翼气流腔211同时与螺旋翅片2的螺旋翅片槽24以及圆弧过渡翅片23的圆弧过渡翅片槽231相通，螺旋翅片第二折展翼气流腔221同时与前述螺旋翅片槽24以及前述圆弧过渡翅片槽231相通，其中：螺旋翅片第一折展翼21的第一折展翼弦212的弦长是与螺旋翅片第二折展翼22的第二折展翼弦222的弦长相等的。

在本实施例中，前述的第一、第二折展翼弦212、222弦长以及圆弧过渡翅片23的弧长三者之和占前述螺旋翅片2的圆周长的五分之三，但也可以是二分之一。

在本实施例中，前述螺旋翅片第一折展翼21以及前述螺旋翅片第二折展翼22折展程度占前述螺旋翅片2的高度的三分之一，但也可以是二分之一，螺旋翅片2的螺距优选为2.5-5mm，较好地为3-4.5mm，最好为4mm，本实施例选择4mm。

前述螺旋翅片2的高度是指自螺旋翅片2的翅顶至翅根之间的距离，而自前述螺旋翅片2的翅顶至翅根之间的距离优选为15-25mm，较好地为18-25mm，更好地为20-24mm，最好为22mm，本实施例选择22mm。

在前述的螺旋翅片第一折展翼21中，后一螺旋翅片第一折展翼在保持与前一螺旋翅片第一折展翼非接触的状态下（两者之间保持有隙缝）伸展至前一螺旋翅片第一折展翼的上方；在前述螺旋翅片第二折展翼22中，后一螺旋翅片第二折展翼在保持与前一螺旋翅片第二折展翼的状态下（两者之间保持有隙缝）伸展至前一螺旋翅片第二折展翼的上方。

在本实施例中，前述的螺旋翅片第一折展翼21以及前述的螺旋翅片第二折展翼22在前述螺旋翅片2上的折展角度为90°，即呈水平折展。

由图3所示，前述的第一折展翼弦212与前述的第二折展翼弦222之间形成有一夹角α，该夹角α的度数优选为82-88°，最好为85°，本实施例选择85°。

请参见图4，示出了与燃气锅炉配套的箱体3，本发明的管体1按图4所示的状态设置在箱体3的燃烧室31（也可称“换热燃烧室”）内，由燃烧器32产生的高温空气以图4所示的箭头状态在复数根本发明高翅片热交换管的管外流动，将流经管体1的管腔11内的水加热。燃烧器32燃烧产生的烟气由排烟管33排出。

在上述过程中，高温热空气在途经螺旋翅片槽24、螺旋翅第一、第二折展翼气流腔211、221以及圆弧过渡翅片槽231的过程中会受到良好的扰动，从而提高热交换效率。申请人将本发明结构与已有技术如CN201034432Y作了对比，本发明结构可提高换热效率20-30%。

综上所述，本发明提供的技术方案弥补了已有技术中的缺憾，顺利地完成了发明任务，如实地兑现了申请人在上面的技术效果栏中载述的技术效果。

Claims (10)

1.一种高翅片热交换管，包括管体(1)以及由管体(1)上的材料朝管体(1)的半径方向延展并且在管体(1)的外表面绕管体(1)呈螺旋状态循着管体(1)的轴线方向延伸而成的与管体(1)构成为一体的螺旋翅片(2)，其特征在于在所述螺旋翅片(2)上形成有螺旋翅片第一折展翼(21)和螺旋翅片第二折展翼(22)，该螺旋翅片第一、第二折展翼(21、22)的折展方向相同并且螺旋翅片第一、第二折展翼(21、22)之间由圆弧过渡翅片(23)过渡，各两相邻的螺旋翅片第一折展翼(21)之间的空穴构成为螺旋翅片第一折展翼气流腔(211)，而各两相邻的螺旋翅片第二折展翼(22)之间的空穴构成为螺旋翅片第二折展翼气流腔(221)，螺旋翅片第一折展翼气流腔(211)同时与螺旋翅片(2)的螺旋翅片槽(24)以及圆弧过渡翅片(23)的圆弧过渡翅片槽(231)相通，螺旋翅片第二折展翼气流腔(221)同时与所述螺旋翅片槽(24)以及所述圆弧过渡翅片槽(231)相通，其中：螺旋翅片第一折展翼(21)的第一折展翼弦(212)的弦长是与螺旋翅片第二折展翼(22)的第二折展翼弦(222)的弦长相等的，并且第一、第二折展翼弦(212、222)弦长以及圆弧过渡翅片(23)的弧长三者之和占所述螺旋翅片(2)的圆周长的五分之三或二分之一。

2.根据权利要求1所述的高翅片热交换管，其特征在于所述螺旋翅片第一折展翼(21)以及所述螺旋翅片第二折展翼(22)的折展程度占所述螺旋翅片(2)的高度的三分之一至二分之一，所述螺旋翅片(2)的螺距为2.5-5mm。

3.根据权利要求2所述的高翅片热交换管，其特征在于所述螺旋翅片(2)的高度是指自螺旋翅片(2)的翅顶至翅根之间的距离。

4.根据权利要求3所述的高翅片热交换管，其特征在于自所述螺旋翅片(2)的翅顶至翅根之间的距离为15-25mm。

5.根据权利要求1所述的高翅片热交换管，其特征在于在所述的螺旋翅片第一折展翼(21)中，后一螺旋翅片第一折展翼在保持与前一螺旋翅片第一折展翼非接触的状态下伸展至前一螺旋翅片第一折展翼的上方；在所述螺旋翅片第二折展翼(22)中，后一螺旋翅片第二折展翼在保持与前一螺旋翅片第二折展翼的状态下伸展至前一螺旋翅片第二折展翼的上方。

6.根据权利要求1或2或5所述的高翅片热交换管，其特征在于所述的螺旋翅片第一折展翼(21)以及所述的螺旋翅片第二折展翼(22)在所述螺旋翅片(2)上的折展角度为90°。

7.根据权利要求1所述的高翅片热交换管，其特征在于所述的第一折展翼弦(212)与所述的第二折展翼弦(222)之间形成有一夹角(α)。

8.根据权利要求7所述的高翅片热交换管，其特征在于所述的夹角(α)的度数为82-88°。

9.根据权利要求8所述的高翅片热交换管，其特征在于所述的夹角(α)的度数为85°。

10.根据权利要求1所述的高翅片热交换管，其特征在于所述管体(1)为铜管。

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