CN108871036A - 一种高比表面积内翅片管及其加工方法 - Google Patents

一种高比表面积内翅片管及其加工方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108871036A
CN108871036A CN201810670532.4A CN201810670532A CN108871036A CN 108871036 A CN108871036 A CN 108871036A CN 201810670532 A CN201810670532 A CN 201810670532A CN 108871036 A CN108871036 A CN 108871036A
Authority
CN
China
Prior art keywords
surface area
inner fin
specific surface
pipe
finned tube
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810670532.4A
Other languages
English (en)
Inventor
万珍平
黄书烽
陈汉平
陆龙生
汤勇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South China University of Technology SCUT
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China University of Technology SCUT filed Critical South China University of Technology SCUT
Priority to CN201810670532.4A priority Critical patent/CN108871036A/zh
Publication of CN108871036A publication Critical patent/CN108871036A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/40—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only inside the tubular element
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/26—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass heat exchangers or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P2700/00—Indexing scheme relating to the articles being treated, e.g. manufactured, repaired, assembled, connected or other operations covered in the subgroups
    • B23P2700/09—Heat pipes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

本发明涉及一种高比表面积内翅片管，包括圆形的基管，基管内规律分布呈三维叶子型结构的内翅片；内翅片呈螺旋线分布在基管的内表面，内翅片的高度为0.65‑1.2mm，周向倾角为20‑60°。还涉及一种高比表面积内翅片管的加工方法，采用车削‑挤压刀具加工管坯，刀具的刀刃相对于管坯螺旋线运动，车削和挤压管坯内侧的二维内螺旋沟槽，形成内翅片结构。通过本发明加工得到的高比表面积内翅片，具有三维粗糙表面形貌，相对于传统的光滑内表面和内沟槽结构，高比表面积内翅片的比表面积显著提高，有利于强化换热；同时也大大提高了内翅片高度，有利于在对流换热时减薄边界层和产生扰流作用，属于高效传热节能技术领域。

Description

一种高比表面积内翅片管及其加工方法
技术领域
本发明涉及高效传热节能技术领域，具体涉及一种高比表面积内翅片管及其加工方法。
背景技术
面对日益严峻的能源危机，节能是缓解能源危机的最有效措施。翅片管是管壳式换热器的关键传热元器件，并广泛应用于制冷、石油化工、国防军工、航空航天等领域，其性能的好坏决定了换热器的性能，如何获取高效翅片管是工程界广泛关注的问题。
目前工业上翅片管的内表面，诸多为一维的光管和二维的内螺纹沟槽结构。但其内螺纹高度较低，比表面积小，对流体边界扰动有限等不足。因此，当前翅片管的传热性能还有待进一步改善。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种传热性能更好的高比表面积内翅片管及其加工方法。采用本发明，解决了现有技术中存在的齿高较低、内比表面积小，传热性能难达到最优等问题。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高比表面积内翅片管，包括圆形的基管，基管内规律分布呈三维叶子型结构的内翅片；内翅片呈螺旋线分布在基管的内表面，内翅片的高度为0.65-1.2mm，周向倾角为20-60°。
作为一种优选，内翅片在基管内分布的螺旋角范围为30-55°。
作为一种优选，在基管轴向方向上，内翅片沿基管轴向方向每英寸分布有10-72个；在基管周向方向上，内翅片沿基管周向方向分布有22-65个。
作为一种优选，内翅片的表面粗糙。
一种高比表面积内翅片管的加工方法，采用车削-挤压刀具加工管坯，刀具的刀刃相对于管坯螺旋线运动，车削和挤压管坯内侧的二维内螺旋沟槽，形成内翅片结构。
作为一种优选，将具有二维内螺旋沟槽的管坯装夹在车床主轴上，刀杆固定在车床刀架上，刀具固定在刀杆的另一端，管坯旋转，随着刀具的轴向移动，刀具的刀刃切削和挤压作用于管坯内侧的二维内螺旋沟槽。
作为一种优选，车床上安装支撑管坯的辅助支持夹，防止管坯轴向变形。
作为一种优选，刀具与刀杆通过螺纹连接。
作为一种优选，通过调整管坯的转速和刀具的轴向平移速度来调整内翅片的尺寸和间距。
作为一种优选，管坯内侧材料经刀具切削而断开，经刀具挤压而堆叠，形成内翅片的粗糙表面。
总的说来，本发明具有如下优点：
1.通过本发明加工得到的高比表面积内翅片，具有三维粗糙表面形貌，相对于传统的光滑内表面和内沟槽结构，高比表面积内翅片的比表面积显著提高，有利于强化换热；同时也大大提高了内翅片高度，有利于在对流换热时减薄边界层和产生扰流作用。
2.实施简便，高比表面内翅片管传热效果高，适用于小批量生产，便于推广应用，加工效率高。
3.基管和高比表面积内翅片的根部之间一体，不存在接触热阻。
附图说明
图1是本发明的高比表面积内翅片加工过程示意图。
图2是本发明的高比表面积内翅片的SEM图。
图3是本发明的单个内翅片的SEM图。
图4是本发明的高比表面积内翅片的实物图。
图5是传热性能对比图。
图6是刀具的立体图。
图7是刀具的另一个视角的立体图。
其中，1是管坯，2是刀具，3是内翅片，4是二维内螺旋沟槽，5是刀杆。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。
图1所示，将具有二维内螺旋沟槽的管坯装夹于车床主轴上，车床上安装辅助支持夹，防止管坯轴向变形；刀杆固定于刀架上，车削-挤压刀具采用螺纹连接固定于刀杆一端，该车削-挤压刀具具有单切削刃和圆弧挤压面，如图6和图7所示，随着车削-挤压刀具的轴向前移，车削并挤压作用于二维内螺旋槽表面，最终实现高比表面积内翅片加工。管坯通过加工形成带内翅片结构的基管。
图2所示，内翅片呈三维叶子型结构，翅形饱满，并垂直分布于铜管内表面。本实施例中，内翅片的高度为0.9mm，周向倾角为53°。
图3所示，内翅片具有粗糙表面，单个内翅片呈三维叶子型结构，并往一边倾斜，内翅片和基管结合良好，不存在接触热阻。
图4所示，和传统的光管和内沟槽翅片相比，传热表面积有了很大提升，并且内翅片是在管坯内表面直接加工出来的。
图5所示，获得翅片管的努塞尔数Nu和雷诺数Re关系图。实验测试表明，在雷诺数12500情况下，本发明的高比表面积内翅片传热性能，相对于光管传热性能提高了约2.3倍；相对于传统内螺纹管，本发明的内翅片管的传热性能提高了24％。
采用该方法所得到的高比表面积内翅片，相对于光滑表面和内螺纹沟槽表面具有以下优势：比面积显著增大，翅形高度显著提高，翅片和管胚之间不存在接触热阻等，高比表面积内翅片在对流换热时减薄边界层和产生扰流作用，从而改善换热器管侧换热系数。采用上述加工方法适用于小批量生产。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高比表面积内翅片管，包括圆形的基管，其特征在于：基管内规律分布呈三维叶子型结构的内翅片；内翅片呈螺旋线分布在基管的内表面，内翅片的高度为0.65-1.2mm，周向倾角为20-60°。
2.按照权利要求1所述的一种高比表面积内翅片管，其特征在于：内翅片在基管内分布的螺旋角范围为30-55°。
3.按照权利要求2所述的一种高比表面积内翅片管，其特征在于：在基管轴向方向上，内翅片沿基管轴向方向每英寸分布有10-72个；在基管周向方向上，内翅片沿基管周向方向分布有22-65个。
4.按照权利要求1所述的一种高比表面积内翅片管，其特征在于：内翅片的表面粗糙。
5.按照权利要求1至4中任一项所述的一种高比表面积内翅片管的加工方法，其特征在于：采用车削-挤压刀具加工管坯，刀具的刀刃相对于管坯螺旋线运动，车削和挤压管坯内侧的二维内螺旋沟槽，形成内翅片结构。
6.按照权利要求5所述的一种高比表面积内翅片管的加工方法，其特征在于：将具有二维内螺旋沟槽的管坯装夹在车床主轴上，刀杆固定在车床刀架上，刀具固定在刀杆的另一端，管坯旋转，随着刀具的轴向移动，刀具的刀刃切削和挤压作用于管坯内侧的二维内螺旋沟槽。
7.按照权利要求6所述的一种高比表面积内翅片管的加工方法，其特征在于：车床上安装支撑管坯的辅助支持夹，防止管坯轴向变形。
8.按照权利要求6所述的一种高比表面积内翅片管的加工方法，其特征在于：刀具与刀杆通过螺纹连接。
9.按照权利要求6所述的一种高比表面积内翅片管的加工方法，其特征在于：通过调整管坯的转速和刀具的轴向平移速度来调整内翅片的尺寸和间距。
10.按照权利要求5所述的一种高比表面积内翅片管的加工方法，其特征在于：管坯内侧材料经刀具切削而断开，经刀具挤压而堆叠，形成内翅片的粗糙表面。
CN201810670532.4A 2018-06-26 2018-06-26 一种高比表面积内翅片管及其加工方法 Pending CN108871036A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810670532.4A CN108871036A (zh) 2018-06-26 2018-06-26 一种高比表面积内翅片管及其加工方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810670532.4A CN108871036A (zh) 2018-06-26 2018-06-26 一种高比表面积内翅片管及其加工方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108871036A true CN108871036A (zh) 2018-11-23

Family

ID=64295868

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810670532.4A Pending CN108871036A (zh) 2018-06-26 2018-06-26 一种高比表面积内翅片管及其加工方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108871036A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111649614A (zh) * 2020-05-29 2020-09-11 中国船舶工业集团公司第七0八研究所 一种基于3d打印的带有横向微沟槽结构的紧凑式lng换热器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030094272A1 (en) * 2001-11-16 2003-05-22 Karine Brand Heat-exchanger tube structured on both sides and a method for its manufacture
CN1789880A (zh) * 2005-12-16 2006-06-21 华南理工大学 整体式外翅片管及其制造方法
CN106802103A (zh) * 2016-12-29 2017-06-06 广东龙丰精密铜管有限公司 一种内外翅片复合管及其加工方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030094272A1 (en) * 2001-11-16 2003-05-22 Karine Brand Heat-exchanger tube structured on both sides and a method for its manufacture
CN1789880A (zh) * 2005-12-16 2006-06-21 华南理工大学 整体式外翅片管及其制造方法
CN106802103A (zh) * 2016-12-29 2017-06-06 广东龙丰精密铜管有限公司 一种内外翅片复合管及其加工方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111649614A (zh) * 2020-05-29 2020-09-11 中国船舶工业集团公司第七0八研究所 一种基于3d打印的带有横向微沟槽结构的紧凑式lng换热器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6676772B2 (ja) マルチブレードプラウイング−押出に基づく三次元インナーフィン付き管成形装置及び方法
CN1789880A (zh) 整体式外翅片管及其制造方法
CN2886497Y (zh) 整体式外翅片管
CN104864755A (zh) 一种具有翅片-内嵌槽的平板热管吸液芯及其制造方法
CN108871036A (zh) 一种高比表面积内翅片管及其加工方法
CN106802103A (zh) 一种内外翅片复合管及其加工方法
CN102441775A (zh) 一种三维整体非连续外翅片及其加工方法
CN205028894U (zh) 一种插齿式焊接热管散热器
CN106052522B (zh) 薄板类零件宽度及厚度快速测量装置
CN206393255U (zh) 一种用于散热器底板的加工装置
CN207771343U (zh) 一种斧型螺母专用夹具
CN204202459U (zh) 内螺旋外交叉隧道双面强化沸腾传热管
CN208913223U (zh) 一种双面可转位铣削刀片
CN206488679U (zh) 一种轴向卡板式的针翅型翅片管结构
CN107144165B (zh) 一种组合式换热片
CN208033812U (zh) 翅片管加工刀具及翅片管加工装置
CN201583182U (zh) 一种鳍片根部折叠型的散热装置
CN203437666U (zh) 多角度大型平头倒棱机刀具
CN103158080B (zh) 可调式换热管定位器
CN203972937U (zh) 一种快速换刀模
CN203704749U (zh) 空调内螺纹铝焊管
CN206235230U (zh) 高效传热式内螺纹铜管
CN216606890U (zh) 一种换热管加工减重增效的刀具排列
CN201293588Y (zh) 高压、高温热交换器的内齿片传热管
CN202062019U (zh) 一种整体式外翅片管成形刀具

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination