CN111551064A - 一种用于预冷器的螺旋肋换热管及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于预冷器的螺旋肋换热管及其加工方法，属于制冷技术领域，螺旋肋换热管包括外螺旋肋管和螺旋纽带，所述螺旋纽带插入外螺旋肋管内，外螺旋肋管表面设置为螺旋形状的肋状结构。通过在铝管表面加工成螺旋肋，肋能够增大管外换热面积，空气流过圆管表面，局部会在表面形成边界层，边界层能流体做有规则的层流流动，在边界层外流体，做不规则跃动的湍流流动，层流内空气的换热系数小于湍流动的换热系数，管外肋结构会破坏表面的边界层，增强管外流体和管壁的换热系数。

Description

一种用于预冷器的螺旋肋换热管及其加工方法

技术领域

本发明涉及制冷技术领域，尤其涉及一种用于预冷器的螺旋肋换热管及其加工方法。

背景技术

传统冷干机，依靠蒸汽压缩式制冷系统对压缩空气降温，压缩空气内的水蒸气冷却液化成冷凝水，经过气液分离器脱除水得到干燥空气。冷干机换热器包括两部分。预冷器和蒸发器，压缩空气首先进入预冷器降温，同时蒸发器出口压缩空气经过预冷器被加热升温，经预冷器降温压缩空气进入蒸发器，蒸发器管内冷媒保持在大约0℃的蒸发温度，压缩空气被降温至2~10℃饱和状态。预冷器用于蒸发器冷量的回收，节省制冷系统冷量。

R22是一种传统冷媒，作为建筑空调用制冷剂，长期占据着主导地位。臭氧消耗指数（ODP）是0.05,温室效应指数是（GWP）是0.34。是臭氧层破坏的元凶，同时对全球变暖有着重要影响。R410A是一种新型环保冷媒，臭氧消耗指数（ODP）是0,温室效应指数（GWP）是小于0.2。不会破坏臭氧层。由于臭氧层破坏和全球变暖的重要影响，《蒙特利尔议定书》对R22的禁用期限做出了明确的规定。R410A为近共沸混合物，温度滑移微小，是R22的理想替代物。在美国和日本，R410A已成为房间空调和组合空调系统中R22的主要替代物。

传统预冷器的换热管采用铜管，换热系数低，需要面积大，使用铜管数量多，结构不紧凑，导致成本增加，不适宜应用在新型结构的换热器中，铝管通道内的流体与管壁的接触面积较小，换热系数低，降低了铝管的换热效果。基于传统冷干机存在的缺点，需要设计一种换热效果更好的冷干机。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于预冷器的螺旋肋换热管及其加工方法，解决现有冷干机换热效果不好的技术问题。该换热铝管，加大流体与 管壁的接触面积，以提高换热效果，同时节约成本。通过管内插入物等技术，可以提出新的换热器结构，解决上述传统冷干机预冷器器存在的一些缺点和不足。

同时该换热管可以提升换热系数，降低换热管的长度，预冷器压缩空气的在壳体侧和流程降低，降低成本的同时压降也降低。

一种用于预冷器的螺旋肋换热管，包括外螺旋肋管和螺旋纽带，所述螺旋纽带插入外螺旋肋管内，外螺旋肋管表面设置为螺旋形状的肋状结构。

进一步地，所述外螺旋肋管的两端设置为端部圆管，肋状结构包括螺旋凸边和螺旋凹槽，所述螺旋凸边与螺旋凹槽相间环绕设置。

进一步地，所述螺旋凸边的高度为3mm，所述螺旋凹槽的宽度为60mm，外螺旋肋管使用管径是16mm的铝管。

进一步地，所述螺旋纽带包括端部直边和纽形带板，纽形带板由直板旋钮而成。

进一步地，所述螺旋纽带厚度为2mm，宽度为5mm，纽形带板的螺距为60mm。

所述外螺旋肋管的肋状结构破坏表面的边界层，增强管外流体和管壁的换热系数，管内插入螺旋纽带的扰流子，扰流子会使管内表面的空气发生湍流流动，增强了流体微团间的不规则的脉动，管内换热系数有所增强，整体的换热系数得以提升。

一种预冷器的螺旋肋换热管的加工方法，所述方法包括如下步骤：选定铝管，将铝管套在机床上的套筒中，限定铝管的位置，将铝管置于三轮滚扎机进口侧，呈三角形叠放，且正对着三轮滚扎机进口的三根圆柱琨棒的中部，铝管导入三轮滚扎机进口对铝管进行螺旋凸肋翅片加工，三轮滚扎机的滚刀在滚轧出铝管外表面螺旋凸肋的同时，也给铝管一个轴向力，推动铝管沿着三轮滚轧机出口的方向做轴向移动，将铝管加工成为带螺旋凸肋翅片的铝管，外螺旋肋管加工完成；

选定金属片，在机床上安置浮动夹头前端穿过双头方牙螺母夹持待加工的金属片端部，双头方牙螺母内部加工有双线方牙螺纹，当双头方牙螺母随大拖把作直线运动时，快速浮动装置绕轴线做圆周运动，金属片被扭曲成麻花铁，加工好螺旋纽带，然后把螺旋纽带插入外螺旋肋管内。

本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下技术效果：

本发明通过在铝管表面加工成螺旋肋，肋能够增大管外换热面积，空气流过圆管表面，局部会在表面形成边界层，边界层能流体做有规则的层流流动，在边界层外流体，做不规则跃动的湍流流动，层流内空气的换热系数小于湍流动的换热系数，管外肋结构会破坏表面的边界层，增强管外流体和管壁的换热系数。

圆管管内的空气和管外空气换热，管内换热系数和管外的换热系数是同一数量级，使用螺旋铝管结构，管外的换热系数和面积增加，这样整体的换热情况会受限于管内；在管内插入螺旋纽带或者其他结构的扰流子，扰流子会使管内表面的空气发生湍流流动，增强了流体微团间的不规则的脉动，管内换热系数有所增强，整体的换热系数得以提升；采用螺旋肋铝管并且管内插入螺旋纽带的方式的换热器其换热性能得到提升，预冷器提高了性能，可以回收制冷系统的冷量从而会使新一代的冷干机节约能源；使用螺旋肋铝管结构，换热器整体也会紧凑，使得R410A新一代冷干机的换热器制作工艺简单，换热效果好，并且节省了能源而且对比传统铜管换热结构使用的管材少，成本降低的同时压降降低，并且提升换热系数，降低换热管的长度，预冷器压缩空气的流程降低，降低成本的同时压降也降低。

附图说明

图1是本发明的外螺旋肋管结构示意图。

图2是本发明的螺旋纽带结构示意图。

图3是本发明的换热管结构示意图。

图4是本发明换热管制成的冷干机换热器内部示意图。

图5是本发明换热管制成的冷干机换热器左侧示意图。

图6是本发明换热管制成的冷干机换热器内部结构立体图。

图7是本发明换热管制成的冷干机换热器整体示意图。

图中标号：1-外螺旋肋管；1.1-端部圆管；1.2-螺旋凸边；1.3-螺旋凹槽；2-螺旋纽带；2.1-端部直边；2.2-纽形带板；3-封板；4-预热器折流板；5-空气进口；6-空气出口；7-换热器筒体；8-蒸发器筒体；9-蒸发器； 10-排水管。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。

如图3所示，根据本发明的一种用于预冷器的螺旋肋换热管，包括外螺旋肋管1和螺旋纽带2，所述螺旋纽带2插入外螺旋肋管1内，外螺旋肋管1表面设置为螺旋形状的肋状结构。螺旋铝管以及管内插入物，可以很大程度上的提高冷干机预冷器的换热系数，将制冷系统的冷量回收从而节省蒸汽压缩式制冷循环的冷量进而节省压缩机耗功，节省能源。螺旋肋铝管和管内的螺旋纽带，其中螺旋铝管表面有螺旋形状的肋状结构，螺旋纽带插入螺旋铝管中，多跟螺旋铝管被折流板固定在蒸发器套筒和外壳之间，压缩空气通过径向开孔进入螺旋肋铝管外，在折流板的作用下曲折的向着管轴方向。使用外螺旋肋铝管并且在铝管内插入螺旋纽带作为换热管，它能够起到增强换热，减小换热器体积的功效。

如图1所示，所述外螺旋肋管1的两端设置为端部圆管1.1，肋状结构包括螺旋凸边1.2和螺旋凹槽1.3，所述螺旋凸边1.2与螺旋凹槽1.3相间环绕设置。所述螺旋凸边1.2的高度为3mm，所述螺旋凹槽1.3的宽度为60mm，外螺旋肋管1使用管径是16mm的铝管。

如图2所示，所述螺旋纽带2包括端部直边2.1和纽形带板2.2，纽形带板2.2由直板旋钮而成。所述螺旋纽带2厚度为2mm，宽度为5mm，纽形带板2.2的螺距为60mm。

一种预冷器的螺旋肋换热管的加工方法，所述方法包括如下步骤：

选定铝管，铝管管径是16mm。将铝管套在机床上的套筒中，限定铝管的位置，将铝管置于三轮滚扎机进口侧，呈三角形叠放，且正对着三轮滚扎机进口的三根圆柱琨棒的中部，铝管导入三轮滚扎机进口对铝管进行螺旋凸肋翅片加工，三轮滚扎机的滚刀在滚轧出铝管外表面螺旋凸肋的同时，也给铝管一个轴向力，推动铝管沿着三轮滚轧机出口的方向做轴向移动，将铝管加工成为带螺旋凸肋翅片的铝管，外螺旋肋管1加工完成。

选定金属片，金属片厚度为2mm，宽度为5mm。在机床上安置浮动夹头前端穿过双头方牙螺母夹持待加工的金属片端部，双头方牙螺母内部加工有双线方牙螺纹，当双头方牙螺母随大拖把作直线运动时，快速浮动装置绕轴线做圆周运动，金属片被扭曲成麻花铁，加工好螺旋纽带2，然后把螺旋纽带2插入外螺旋肋管1内。

如图4-7所示，使用如图1-2所示的换热管制成换热器包括换热器筒体7，换热器筒体7的内部设置有两块封板3，封板3之间设置有若干根如图1-2所示螺旋肋换热管。螺旋肋换热管之间横向位置设置有预热器折流板4，所述换热器筒体7的上端设置有空气进口5和空气出口6。若干根螺旋肋换热管底部设置有蒸发器筒体8，所述蒸发器筒体8设置在螺旋肋换热管的底部，蒸发器筒体8内设置有蒸发器9，预热器折流板4对从空气进口5处进入的空气进行导流，把进入的空气从螺旋肋换热管的一端导流到另一端。若干根螺旋肋换热管设置为圆筒面结构，螺旋肋换热管的层数为若干层，若干根螺旋肋换热管之间设置有若干个预热器折流板4，预热器折流板4与预热器折流板4之间等间距设置。

本发明所属螺旋铝管换热管主要包括两部分，螺旋肋铝管和管内的螺旋纽带，其中螺旋铝管表面有螺旋形状的肋状结构，螺旋纽带插入螺旋铝管中，多跟螺旋铝管被折流板固定在蒸发器套筒和外壳之间，压缩空气通过径向开孔进入螺旋肋铝管外，在折流板的作用下曲折的向着管轴方向，后通过蒸发管和外壳的缝隙被引入蒸发器套筒内，吸收蒸发器的冷量，流体内的水蒸气降温，部分凝结成冷凝水，在蒸发器折流板的作用下流出蒸发器，由于空间变大，流体流速降低，小水滴合并成大水滴，并且在重力的作用下沉降，部分水滴撞击在不锈钢表面并顺着不锈钢表面流下，并且最终随着排水器排出，在过滤网的作用下，油滴和水滴也会被排出，在进入螺旋换热管内中管内的空气和管外空气换热最终流出换热器。

图4是本发明所述换热管管组成的冷干机换热器内部示意图，预冷器部分包括两端封板，在封板上安置多根换热管，在封板之间的换热管上安置折流板。在换热管两侧焊接挡板；包括内部一端封住的不锈钢筒体组成的蒸发器筒体。

图7是本发明所述换热管组成冷干机换热器整体示意图，其中主要包括预冷器部分和蒸发器部分以及分离液态水滴的大空腔。

压缩空气通过带法兰不锈钢管5进入壳程，在预热器折流板4的导流下，最终通过螺旋肋管管外的最后一折流板，通过蒸发器筒体8上的孔终进入蒸发器，压缩空气与蒸发器换热，且处于饱和状态，水蒸气在换热过程变成水滴。在蒸发器9折流板引导，压缩空气出进入换热器筒体7与封板3围城的大空间内，流速降低，水滴被分离，进入预冷器螺旋肋换热管的管内，管内的空气和管外的空气换热并最终通过不锈钢管6排出换热器，得到需要的干燥空气。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于预冷器的螺旋肋换热管，其特征在于：包括外螺旋肋管（1）和螺旋纽带（2），所述螺旋纽带（2）插入外螺旋肋管（1）内，外螺旋肋管（1）表面设置为螺旋形状的肋状结构，肋状结构增加热交换面积，加大流体与管壁的接触面积。

2.根据权利要求1所述的一种用于预冷器的螺旋肋换热管，其特征在于：所述外螺旋肋管（1）的两端设置为端部圆管（1.1），肋状结构包括螺旋凸边（1.2）和螺旋凹槽（1.3），所述螺旋凸边（1.2）与螺旋凹槽（1.3）相间环绕设置。

3.根据权利要求2所述的一种用于预冷器的螺旋肋换热管，其特征在于：所述螺旋凸边（1.2）的高度为3mm，所述螺旋凹槽（1.3）的宽度为60mm，外螺旋肋管（1）使用管径是16mm的铝管。

4.根据权利要求3所述的一种用于预冷器的螺旋肋换热管，其特征在于：所述螺旋纽带（2）包括端部直边（2.1）和纽形带板（2.2），纽形带板（2.2）由直板旋钮而成。

5.根据权利要求4所述的一种用于预冷器的螺旋肋换热管，其特征在于：所述螺旋纽带（2）厚度为2mm，宽度为5mm，纽形带板（2.2）的螺距为60mm。

6.根据权利要求5所述的一种用于预冷器的螺旋肋换热管，其特征在于：所述外螺旋肋管（1）的肋状结构破坏表面的边界层，增强管外流体和管壁的换热系数，管内插入螺旋纽带（2）的扰流子，扰流子会使管内表面的空气发生湍流流动，增强了流体微团间的不规则的脉动，管内换热系数有所增强，整体的换热系数得以提升，需要的换热面积减小，对压缩空气预冷的管侧流程和壳体侧流程减少，压降降低。

7.根据权利要求1-3任意一项所述的一种用于预冷器的螺旋肋换热管的加工方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：选定铝管，将铝管套在机床上的套筒中，限定铝管的位置，将铝管置于三轮滚扎机进口侧，呈三角形叠放，且正对着三轮滚扎机进口的三根圆柱琨棒的中部，铝管导入三轮滚扎机进口对铝管进行螺旋凸肋翅片加工，三轮滚扎机的滚刀在滚轧出铝管外表面螺旋凸肋的同时，同时给铝管一个轴向力，推动铝管沿着三轮滚轧机出口的方向做轴向移动，将铝管加工成为带螺旋凸肋翅片的铝管，外螺旋肋管（1）加工完成；

选定金属片，在机床上安置浮动夹头前端穿过双头方牙螺母夹持待加工的金属片端部，双头方牙螺母内部加工有双线方牙螺纹，当双头方牙螺母随大拖把作直线运动时，快速浮动装置绕轴线做圆周运动，金属片被扭曲成麻花铁，加工好螺旋纽带（2），然后把螺旋纽带（2）插入外螺旋肋管（1）内。

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