CN1177095A - 热交换管及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种热交换管,用于实现在热交换管内流体与热交换管外流动的另一流体之间的热交换,其外表面上设有第一种螺旋槽(M1)和第二种螺旋槽(M2)。第一种螺旋槽相对于热交换管轴线的旋向与第二种螺旋槽的相同,但其螺旋角相互不同,第一种螺旋槽(M1)和第二种螺旋槽(M2)相对于热交换管轴线的螺旋角(θ1,θ2)在3°至80°的范围内。

Description

热交换管及其制造方法
本发明涉及一种热交换管，它可用于吸收器、冰箱或为产生冷水的吸收式制冷机的，或空调机的吸收式加热泵的蒸发器。本发明也涉及制造上述热交换器的方法。
吸收式制冷机的、或空调机的吸收式热泵的吸收器一般由许多热交换管构成，这些热交换管水平地成排及多级地布置。这种热交换管组适于用吸收液如溴化锂水溶液从其顶部喷淋。
在这种被喷淋的吸收液沿热交换管外表面流下时，蒸发器产生的制冷剂蒸汽被吸收液吸收，同时在吸收反应中产生的热通过热交换传递到在热交换管中流动的水中。因此，为促进在这种吸收制冷剂蒸汽的过程中的物质转换现象，必须改进吸收器的性能。
在溴化锂水溶液吸收制冷剂蒸汽的瞬间，在吸收液A和制冷剂蒸汽B的界面发生如图1所示的物质转移。也就是说，在吸收液A的表面层Aa，即，吸收液A和制冷剂蒸汽B之间的界面，吸收液A的浓度变得比吸收液A接近热交换管C的表面的内层Ab的浓度要低。因此，如果要促进制冷剂蒸汽B的吸收，就需要在热交换管C上吸收液A的紊流。
因此，在目前实际上利用溴化锂水溶液的吸收式制冷机或空调机的吸收式热泵的情形中，在溴化锂水溶液中添加十分之几至百分之几ppm的表面活化剂如辛醇或2-乙基-1-己醇，以便在前述的制冷剂蒸汽吸收过程中在吸收液内引起紊流作用(其称为马兰各尼对流)。也就是说，现在一般采用尽量利用马兰各尼对流来改进吸收液吸收制冷剂蒸汽的能力的方法。
因此，为了改进吸收器热交换管的性能，现在需要在热交换管外表面上借助吸收液的马兰各尼对流来有效地促进紊流，上述对流是在吸收液吸收制冷剂蒸汽时发生的。
用来促进在吸收液中的紊流作用的热交换管已由日本未审定的实用新型公开文本第S/57-100161号中提出。在该文件中公开的热交换管是依靠在其外表面上形成细螺旋槽而工作的。设置这种螺旋槽的目的是使吸收液能够使螺旋槽流动，以便在热交换管表面上分布吸收液流，同时借助这些螺旋槽形成的不规则表面在吸收液层中促进紊流。
在吸收液中促进紊流作用的热交换管的另一实施例已由日本未审定的实用新型公开文本第S/64-35368号中提出。该文件公开的热交换管在其外表面上设有细螺旋槽，即，第一种螺旋槽和与第一种螺旋槽旋向相反的第二种螺旋槽，因而由这两组螺旋槽的相交形成凸起。设置这两组螺旋槽的目的是使吸收液能够冲击由这些槽相交形成的凸起，以便促进在吸收液中的紊流。
在日本未审定的实用新型公开文本第S/57-100161号所述的热交换管的情形中，如图2A所示，由于存在螺旋槽V1，因而在热交换管C1的表面上肯定能够分布吸收液层流。但是，由于螺旋槽V1是线性的，因而所得到的吸收液紊流是不够的。
另一方面，在日本未审定的实用新型公开文本第S/64-35368号所述的热交换管的情形中，吸收液层A2冲击在凸起E1上，从而产生紊流。然而，由于两组螺旋槽V2和V3相对于管的纵向相互以相反的方向扭曲而相交，因而引起由凸起E1产生的吸收液层A2的紊流与由凸起E1的下一个凸起E2产生的吸收液层A3的紊流相碰撞。因此，沿管的纵向不可能保持吸收液层A2和A3的紊流，从而难于有效地促进吸收液的紊流。因此，在热交换管C2的表面上难于长时间保持吸收液层A2和A3的紊流。
另一方面，在吸收式制冷机和吸收式热和冷水发生器的情形中，冷水是通过下述方式产生的，即，当制冷却蒸发时，从待冷却的水中吸收制冷剂蒸发的潜热。然后，从蒸发器蒸发的制冷剂被吸收器中的吸收液吸收以便变回液态，同时释放蒸发的潜热和稀释热。
由于当吸收液的温度上升时制冷剂的吸收变得更困难，因而吸收液体需要被热交换管的表面冷却，从而防止吸收液被蒸发潜热和稀释热过度加热。
一般来说，在普通的吸收器结构中，大量热交换管水平或垂向布置，使吸收液可沿热交换管表面流下，而冷却水在管中循环。热交换管一般由普通管构成，除非有特殊要求才采用高性能热交换管以提高管的性能。
为了改善在吸收器中热交换管的性能，需要采取下述对策：
(1)增加热交换面积；
(2)尽量减小吸收液层的上、下层间浓度的不均匀性，这是由于流动的吸收液的表面吸收蒸汽而使吸收液浓度变稀而引起的；以及
(3)促进沿热交换管表面流下的吸收液的界面紊流。
在日本未审定的实用新型公开文本第S/57-100161号中提出了这种高性能热交换管的一个实例，其中，在热交换管外表面上形成许多细螺旋槽。在日本未审定的实用新型公开文本第S/58-51671中提出了这种高性能热交换管的另一实例，其中在热交换管外表面上形成许多相交的相同深度的细螺旋槽。在日本未审定的实用新型公开文本第H/1-73663号中也提出了这种高性能热交换管的另一实例，其中，只在热交换管端部的外表面上形成相互交叉的许多细螺旋槽。
人们公认下述方式可以改善热交换管的性能，即，在热交换管的外表面上形成许多细螺旋槽；在热交换管的外表面上形成许多相互交叉的细螺旋槽；以及只在热交换管的端部上形成许多相互交叉的细螺旋槽。
但是，象在日本未审定的实用新型公开文本第S/57-100161号和第H/1-73663号中所公开的，在热交换管外表面上形成许多相同深度、相同方向的细螺旋槽的方法，以及只在热交换管端部形成相互交叉的许多细螺旋槽的方法存在下述问题，即，在热交换管表面上的吸收液流变为单方向的，因而难于实现足够的吸收液界面紊流，而这是前述的改善热交换管性能的要求之一。
另一方面，象在日本未审定的实用新型公开文本第S/58-51671号中所公开的那种在热交换管外表面上形成许多相互交叉的许多同深度细螺旋槽的方法也存在下述问题，即，由于吸收液流沿螺旋槽底部简单向下流动，因而在热交换管纵向上吸收液流的分布促进得不够，难于尽量减小在吸收液层的上、下层之间浓度的非均匀性。
由于上述原因，即使上述热交换管替代普通管，吸收器的热交换性能仍不理想。
因此，本发明的一个目的是提供一种热交换管，它能够在热交换管外表面上充分分布吸收液，同时，能够在吸收液下落方向(垂直于热交换管的纵向的方向)及在平行于热交换管纵向的方向上充分促进吸收液的紊流。
本发明的另一个目的是提供一种制造热交换管的方法，所述热交换管能够在热交换管外表面上充分分布吸收液，同时，能够在吸收液的下落方向(垂直于热交换管纵向的方向)及在平行于热交换管纵向的方向上充分促进吸收液的紊流。
本发明的另一个目的是提供一种热交换管，它能够尽可能地减小在热交换管表面上的吸收液层的上、下层之间的浓度的不均匀性，并能够促进吸收液的界面紊流，从而可以显著改善其热交换性能。
按照本发明，提供一种热交换管以实现在热交换管内的流体和在热交换管外流动的另一种流体之间的热交换，这种热交换管设有第一种螺旋槽和第二种螺旋槽，每种是在热交换管外表面上形成的，其中第一种螺旋槽相对于热交换管的轴线的旋向与第二种螺旋槽的旋向相同，但是相互之间螺旋角不同，第一种螺旋槽和第二种螺旋槽相对于热交换管轴线的螺旋角在3°至80°的范围内。
按照本发明，还提供一种热交换管，其用于实现热交换管内的一种流体和热交换管外流动的另一种流体之间的热交换，这种热交换管设有第一种螺旋槽和第二种螺旋槽，每种都是在热交换管外表面上形成的，其中，第一种螺旋槽相对于热交换管轴线的旋向与第二种螺旋槽的相反，第一种螺旋槽和第二种螺旋槽相对于热交换管轴线的螺旋角在3°至80°的范围内，第一种螺旋槽的深度及周向的螺距都与第二种螺旋槽的不同。
另外，按照本发明还提供一种制造热交换管的方法，该方法包括以下步骤：将多种滚制件放置在原料管的光滑外表面上，每个滚制件具有螺旋槽，转动多种滚制件，同时将多种轧制件压向原料管的光滑外表面，从而形成包括不同种类的多条螺旋槽，一种螺旋槽与另一种螺旋槽具有相同的旋向，但是与另一种螺旋槽具有不同的螺旋角。本发明的其它目的和优点将在下面的说明中描述，其中部分可从说明中明显看出，或者可从本发明的实施中领会到。下述附图构成本说明书的一部分，对照这些附图将详细描述本发明的优选实施例，以便阐明本发明的原理。
图1的示意图表示吸收液层和制冷剂蒸汽之间的界面在溴化锂水溶液于热交换管外表面上吸收冷却剂蒸汽过程中的状况；
图2A至图2C的示意图分别表示吸收液层相对于常规热交换管的螺旋槽或本发明的螺旋槽的流动；
图3的透视图表示符合本发明一个实施例的热交换管；
图4的透视图表示符合本发明另一个实施例的热交换管；
图5的放大剖视图显示符合本发明另一个实施例的热交换管主要部份；
图6的透视图表示符合本发明另一个实施例的热交换管；
图7A与7B显示用于制造本发明的热交换管的一个模具的前面与横截面；
图8A与8B的示意图表示本发明的热交换管制造方法的一个实例；
图9A与9B的示意图表示本发明的热交换管制造方法的另一个实例；
图10A与10B的示意图表示本发明的热交换管制造方法的另一个实例；
图11的侧视图显示本发明的热交换管制造方法的另一个实例；
图12有示意图显示测定本发明的热交换管性能的测试器；
图13的曲线图显示本发明的热交换管性能；
图14的透视图表示符合本发明另一个实施例的热交换管；
图15的放大剖视图显示符合本发明另一个实施例的热交换管主要部份；
图16的透视图表示符合本发明另一个实施例的热交换管；
图17的曲线图显示符合本发明另一个实施例的热交换管性能；
图18的曲线图显示符合本发明另一个实施例的热交换管性能；
图19A与19B的视图表示符合本发明另一个实施例的热交换管；
图19C的放大剖视图显示符合本发明另一个实施例的热交换管主要部分；
图20A与20B的的示意图表示本发明的热交换管制造方法的另一个实例；
图21的平面图显示制造符合本发明另一个实施例的热交换管所用装置的主要部份；
图22的透视图表示符合本发明另一个实施例的热交换管；
图23的侧视图显示制造符合本发明另一个实施例的热交换管的方法中的一个过程；
图24的透视图表示符合本发明另一个实施例的热交换管；
图25的曲线图显示符合本发明另一个实施例的热交换管性能；
图26的透视图表示符合本发明另一个实施例的热交换管；
图27的透视图表示符合本发明另一个实施例的热交换管；
图28A与28B整体显示制造符合本发明另一个实施例的热交换管所用装置中的一根加工滚子的侧面与平面；
图29的曲线图显示符合本发明另一个实施例的热交换管性能；
图30的透视图表示符合本发明另一个实施例的热交换管；以及
图31的放大剖视图显示符合本发明另一个实施例的热交换管主要部份。
符合本发明第一方面为实现热交换管内的流体与热交换器外面流动的另一流体间的热交换而设的热交换管，其特征在于：热交换管外表面上配有至少两种螺旋槽，每一种的相对于热交换管轴线的旋向是相同的，但这些螺旋槽的螺旋角彼此不相同，其范围相对于热交换管的轴线为3°至80°。
在符合本发明第一方面的热交换管情况下，由于热交换管外表面上配有至少两种螺旋槽，它们相对于热交换管轴线的旋向是相同的但螺旋角彼此不相同，当这种热交换管用于水平配置有热交换管的吸收器中时，就可促进吸收液层的紊流。更具体地说，由于在这种热交换管的外表面上形成许多凸起，每个凸起都被至少两种螺旋槽围绕，所以吸收液层就被这些凸起冲击，从而促进吸收液层中的紊流。
另外，由于这些至少两种螺旋槽相对于热交换管轴线的旋向是相同的，因此而被凸起扰动的吸收液就能足够地散布在热交换管的外表面上，而越过螺旋槽的相交部，同时，也能足够地促使吸收液顺着吸收液的下落方向(与热交换管的纵向垂直的方向)形成紊流。
这些螺旋槽的螺旋角的范围相对于热交换管的轴线限定为3°至80°，因为此范围适于产生吸收液紊流。也就是说，如果螺旋角相对于热交换管的轴线小于3°，吸收液就会流到槽的两侧而与吸收液层之间的流动相冲突，因而会防碍吸收液层顺着预定方向稳定地散布，同时就难以促成吸收液层顺热交换管的纵向紊流。另一方面，如果螺旋角相对于热交换管的轴线大于80°，形成于螺旋槽之间的凸起就可能成为吸收液层顺热交换管的纵向而移动的障碍，因而难以促成吸收液层顺热交换管的纵向紊流。
如果这些至少两种螺旋槽的螺旋角彼此太接近，就不能足够地形成被这些螺旋槽围绕的凸起，从而不能设想凸起会有任何实际作用去扰动吸收液层。因此，这些至少两种螺旋槽的螺旋角之间的差异，最好应当控制得不小于10°。例如，当热交换管配置了3种螺旋槽时，这些3种螺旋槽的螺旋角的差异可为15°角，即相对于热交换管的轴线为15°的、30°的及45°的螺旋角。如果这3种螺旋槽的螺旋角按此方式确定，被这些螺旋槽围绕的凸起就可规则地排列，且凸起扰动吸收液层的作用就能足够显示出来。
在符合本发明这个第一方面的热交换管中，螺旋槽的深度最好应当在0.1至1.5mm的范围内，螺旋槽沿圆周方向的螺距最好应当在0.25至10mm的范围内。原因是，如果螺旋槽的深度与螺距小于上述下限，凸起就不能充分起到扰动吸收液层的作用；而如果螺旋槽的深度与螺距大于上述上限，吸收液就可能难以越过这些凸起，并难以散布在热交换管的整个外表面上。
以下是符合本发明第一方面的热交换管的几个优选实施例：
(1)至少两种螺旋槽中的一种，其深度或其沿圆周方向的螺距与其他种螺旋槽的不同，或深度与螺距皆不同。
如果螺旋槽以此方式形成，热交换管外表面上的凸起的大小就不规则，这样就会形成吸收液层的厚度差异。因此，吸收液的表面张力就变得不规则，这样就促进马兰各尼对流，从而比起仅有同样大小的螺旋槽形成在其表面的那种热交换管来，就能进一步促进吸收液的紊流并能达到更有效的热交换。
(2)在至少两种螺旋槽中槽最深的一种螺旋槽，槽深范围0.3至1.5mm，沿圆周方向的螺距范围0.8至5.0mm；而其他种螺旋槽，槽深范围0.1至0.7mm，沿圆周方向的螺距范围0.25至2.0mm。
如果以此方式形成螺旋槽，形成于热交换管外表面上的凸起，就会使吸收液层的厚度产生最佳差异。因此，吸收液的表面张力就会变得不规则，这样就促进马兰各尼对流，从而比起仅有同样大小的螺旋槽形成在其表面的那种热交换管来，就能进一步促进吸收液的紊流并能达到更有效的热交换。
(3)在所有种类螺旋槽中螺旋角最小的一种螺旋槽的螺旋角，范围限定为相对于热交换管的轴线为3°至30°。
如果以此方式形成螺旋槽，吸收液层就能沿着热交换管的纵向稳定地散布。
(4)在所有种类的螺旋槽中螺旋角最小的一种螺旋槽的槽深，至少造得大于其他种螺旋槽的槽深。
如果以此方式形成螺旋槽，由于在所有种类的螺旋槽中螺旋角最小的那种螺旋槽的槽深造得大于其他种螺旋槽的槽深，吸收液层就能沿着热交换管的纵向容易地散布。因此，就能进一步促进吸收液层沿着热交换管的纵向紊流，并实现更有效的热交换。
(5)在热交换管的内表面上，与形成于热交换管外表面上的所有种类的螺旋槽中最深的螺旋槽的形状相符合，形成螺旋肋。如果以此方式形成螺旋肋，就可以在流动中例如在热交换管内流动的冷却水的流动中产生紊流，从而改善热交换管的内部性能。同时，热交换管的任何冗余厚度都可减小，这样使管的厚度可以沿管的圆周方向一致，从而降低管子总重量，节省制造成本。
(6)外表面平滑的原料管，被多种滚压工具加工，每种滚压工具带有螺旋槽预定形状，即，把滚压工具布置在原料管的平滑外表面上，转动滚压工具，同时把这些滚压工具压在原料管的平滑外表面上，从而形成螺旋角相对于热交换管的轴线彼此不同的至少两种螺旋槽。
当以此方式形成螺旋槽时，通过转动滚压工具例如模具或滚子，它们每个都带有螺旋槽预定形状，同时把这些滚压工具压在原料管的平滑外表面上，以这种单一步骤，就可形成两种或更多种螺旋槽。因此，就可节省替换工具的时间与麻烦，从而提高生产率。
(7)外表面平滑的原料管，被插进一个塞子到管内而加工，从而在管子的内表面上，形成一道与形成于管子外表面上的所有种类的螺旋槽中最深的螺旋槽的形状相符合的波纹。
当采用这种方法时，由于外表面平滑的原料管被插进一个塞子到管内而加工，且用这个塞子在管子内表面上形成的波纹，与形成于管子外表面上所有种类的螺旋槽中最深的螺旋槽的形状相符合，在流动中例如在热交换管内流动的冷却水的流动中就可以产生紊流，从而改善热交换管的内部性能。另外，热交换管的任何冗余厚度都可减小，这样使管的厚度可以沿管的圆周方向一致，从而降低管子的总重量，节省制造成本。
符合本发明第二方面为实现热交换管内的流体与热交换器外面流动的另一流体间的热交换而设的热交换管，其特征在于：热交换管外表面上配有至少两种螺旋槽，每种螺旋槽形成于热交换管的外表面上。其中，一种螺旋槽的旋向相对于热交换管的轴线，与其他种螺旋槽的旋向是相反的；而所有种类的螺旋槽的螺旋角，相对于热交换管的轴线，范围在3°至80°之内；在至少两种螺旋槽中，至少有一种螺旋槽的深度与其他种螺旋槽的不同。
在符合本发明第二方面的热交换管情况下，由于有许多一一均被至少两种螺旋槽围绕的凸起，能在热交换管的外表面上形成，当这种交换管用于水平配置有热交换管的吸收器中时，就可使吸收液冲击这些凸起，从而促进吸收液层的紊流。另外，由于这些至少两种螺旋槽相对于热交换管的轴线是旋向相反的，因此而被凸起扰动的吸收液就能足够地散布在热交换管的外表面上，而越过螺旋槽的相交部，同时，也能足够地促使吸收液层顺着吸收液的下落方向(与热交换管的纵向垂直的方向)形成紊流。
另外，由于这些螺旋槽的螺旋角相对于热交换管的轴线限定在3°至80°范围内，就可有效地促进吸收液的紊流。也就是说，如果螺旋角相对于热交换管的轴线小于3°，吸收液就会流到槽的两侧而与吸收液层之间的流动相冲突，因而会防碍吸收液层顺预定方向稳定地散布，同时就难以促成吸收液层顺热交换管的纵向紊流。
另一方面，如果螺旋角相对于热交换管的轴线大于80°，形成于螺旋槽之间的凸起就可能成为吸收液层顺热交换管的纵向而移动的障碍，因而难以促成吸收液层顺热交换管的纵向紊流。
由于沿着这些至少两种相对于热交换管的轴线成3°至80°扭旋的螺旋槽向下流动的吸收液被迫以相反的路径行进，即一股吸收液流沿深槽行进而另一股吸收液流沿方向与深槽方向相反的浅槽行进，所引起的低浓度吸收液层沿浅槽行进而高浓度的吸收液层沿深槽行进就彼此冲突。因此，上层吸收液与下层吸收液之间的任何浓度不均匀都能减至最小，同时在吸收液中能更频繁地产生界面紊流。
以下是符合本发明第二方面的热交换管的几个优选实施例。
(1)至少两种螺旋槽中的至少一种，相对于热交换管的轴线，旋向与其他种螺旋槽的旋向相反，同时，至少两种螺旋槽的相对于热交换管轴线的螺旋角绝对值，彼此不同。
如果以此方式形成螺旋槽，吸收液在热交换管外表面上的流动就能变得不同。例如，沿较小螺旋角螺旋槽行进的吸收液层被诱导得沿管子的纵向流动，而沿较大螺旋角的螺旋槽行进的吸收液层则起到控制吸收液流动方向的作用，使之顺固定的圆周方向流动。因此，由热交换管产生的热交换性能，就能被这种协和作用进一步促进。
(2)螺旋槽的槽深限定在0.1至1.5mm范围内，它的顺圆周方向的螺距限定在0.3至4mm范围内，而在这些至少两种螺旋槽中槽深的差异，限定为按较浅一组螺旋槽所测深度的1.15倍或更多倍。
原因是，如果螺旋槽的深度与螺距小于上述下限，凸起就不能充分起到扰动吸收液层的作用；而如果螺旋槽的深度与螺距大于上述上限，吸收液就可能难以越过这些凸起，并难以散布在热交换管的整个外表面上。如果这些至少两种螺旋槽中槽深的差异被限定为按较浅一组螺旋槽所测深度的1.15倍或更多倍，形成于热交换管外表面上的凸起，相对于吸收液的厚度就能最优化。
因此，吸收液的表面张力会变得不规则，这样就促进马兰各尼对流，从而比起仅有同样大小的螺旋槽形成在其表面的那种热交换管来，就能进一步促进吸收液的紊流并能达到更有效的热交换。
(3)这些至少两种螺旋槽，螺旋角限定为15°至45°范围内，槽深限定为0.1至1.5mm范围内。
当螺旋角与槽深如上限定时，吸收液就被深槽择优控制，从而吸收液能顺热交换管的纵向稳定地散布。因此，能进一步促进吸收液层顺热交换管的给向紊流，并能实现更有效的热交换。
在所有种类的热交换管中具有较大深度与较大螺旋角的螺旋槽，宽度最好应当造得大于其他种热交换管的宽度。原因是，如果螺旋槽宽度造得大于管子的宽度。吸收液层就能顺着热交换管的纵向容易地散布，同时也能容易地加工成这种槽子。
(4)在热交换管的内表面上，与形成于热交换管外表面上的所有种类的螺旋槽中最深的螺旋槽的形状相符合，形成螺旋肋。
当以此种方式，在热交换管的内表面上，与形成于热交换管外表面上的所有种类的螺旋槽中最深的螺旋槽的形状相符合而形成螺旋肋时，就可以在流动中例如在热交换管内流动的冷却水的流动中产生紊流，从而改善热交换管的内表面性能。同时，热交换管的任何冗余厚度都可减小，这样就使管的厚度能沿管的圆周方向减薄，从而降低管子总重量，节省制造成本。
也可以按下述方式构造符合第一种与第二种螺旋槽的热交换管：在这多种螺旋槽中形成的一种螺旋槽(即第一种螺旋槽)，其深度不足以使一条肋形成于热交换管的内表面上；而其他种螺旋槽(即第二种螺旋槽)，则深得使一条肋与螺旋槽底部位置相符合地形成于热交换管的内表面上。
也就是说，第二种螺旋槽带有突入热交换管内表面的肋，这就是所谓波纹槽。相应地，在以下说明中，这种螺旋槽简称为“波纹槽”；而第一种螺旋槽，则除了另有说明之外，简称为“螺旋槽”。
如果其外表面上配有上述两种槽子的热交换管水平安装在吸收器上，在波纹槽与螺旋槽的交会处就会产生吸收液紊流。由于波纹槽形成得必然在热交换管外表面上带有相应的肋，其深度就大于螺旋槽的深度。
相应地，就会在热交换管的外表面上形成厚度不均匀的吸收液，从而促进马兰各尼对流。
另外，由于在热交换管内表面上出现了肋(产生于波纹槽)，在管内流动的冷却水就被扰动，从而管内的热传导率也能得到改善。因此，使用这种热交换管，就能达到高效的热交换。
螺旋槽的深度，最好应当在约0.1至0.8mm范围内。如果螺旋槽太浅，恐怕就不可能指望吸收液层有足够的紊流。另一方面，如果螺旋槽太深，吸收液层的紊流可能就要被形成于螺旋槽之间的凸起部阻碍。螺旋槽的相对于热交换管的纵向螺旋角，最好应当在约3°至80°范围内，尽管根据波纹槽的螺旋角而言它可能会有变化。如果螺旋角小于3°，吸收液可能就难以顺热交换管的圆周方向有效散布。另一方面，如果螺旋角大于80°，形成于螺旋槽之间的凸起，就可能成为吸收液层顺热交换管纵向而运动的障碍。
螺旋槽的横截面形状可做优化选择，即可以是三角形的、梯形的或圆形的。波纹槽的数量，依所用管子的外径而定。例如，在管子直径为19mm的情况下，波纹槽数量可在3至20个范围内。波纹槽顺管子圆周方向的螺距，最好可为约3至20mm。
应当对波纹槽的螺旋角加以选择，使之不同于螺旋槽的螺旋角。如果波纹槽与螺旋槽螺旋角的相同，在波纹槽与螺旋槽之间恐怕就会产生任何相交，这样就难以足够地促进吸收液层的紊流。波纹槽底部的形状，可为锐角形或弯曲形。
以下是包括上述波纹槽的热交换管的几个优选实施例：
(1)一个热交换管；上面的波纹槽的螺旋角小于螺旋槽的螺旋角。
在此实施例中，吸收液层可有效地沿着槽很深的波纹槽顺管子的纵向散布，从而可进一步改善热交换管的热交换性能。
(2)一个热交换管，上面的波纹槽的旋向与螺旋槽的旋向相同。
在此实施例中，吸收液层可顺管子的纵向有效散布，从而可进一步改善热交换管的热交换性能。
在上述不同种类的热交换管中，若干种螺旋槽中的至少一种，形状最好应当是由梯形横截面槽子形成的，(圆形的或线性的)槽底长度为0.1至1.0mm，宽度在0.2至1.0mm范围内。
当若干种螺旋槽中的至少一种以此方式构成时，可将行进在管子外表面上方的吸收液流分为两个方向，并使这些被分开的吸收液流在槽子相交处波此冲突。因此，可进一步促成吸收液层的紊流，从而进一步改善热交换性能。
参照以下不同的实例进一步解释本发明。
实例1
图3所示透视图，显示符合本发明的热交换管的一个实例。参见图3，一根热交换管1配备了两种螺旋槽M1与M2，它们相对于管子轴线Z的螺旋角θ1与θ2在方向上是彼此相同的，但大小不同。
所示的螺旋槽，为方便起见，在图中将螺旋槽画为单线的。另外，一种槽较深的槽子用粗线表示。这两种螺旋槽M1与M2的深度及顺圆周方向的螺距，彼此相同。
由于符合此实例的热交换管，配有两种螺旋槽M1与M2，它们相对于管子轴线的螺旋角在方向上相同，但大小不同，所以，当这种热交换管用于水平装有热交换器的吸收器中时，就可促进吸收液层的紊流。更具体地说，由于有许多一一均被至少两种螺旋槽M1与M2围绕的凸起EO形成于该热交换管的外表面上，吸收液层就被这些凸起EO冲击，从而促进吸收液层的紊流。同时，由于这些至少两种螺旋槽M1与M2相对于热交换管轴线，旋向相同，因此被凸起EO扰动的吸收液AO就可足够地在热交换管外表面上散布而越过螺旋槽M1与M2的相交部，同时，也能足够地促使吸收液AO顺着吸收液AO的下落方向(与热交换管的纵向相垂直的方向)形成紊流。
实例2
图4所示透视图，显示符合本发明的热交换管另一实例。参见图4，一根热交换管1A配备了两种螺旋槽M3与M4，它们相对于管子轴线Z的螺旋角θ3与θ4在方向上是彼此相同的。然而，螺旋槽A3的螺旋角θ3造得小于螺旋槽A4的螺旋角θ4。
螺旋槽A3的深度及(顺管子圆周方向)的螺距，造得大于螺旋槽A4的。
实例3
图5所示放大剖视图，显示符合本发明另一实例的热交换管主要部份。参见图5，一根热交换管1B配备了两种螺旋槽M5与M6，它们相对于管子轴线的螺旋角在方向上彼此相同。然而，螺旋槽M5的螺旋角造得大于螺旋槽M6的螺旋角。
螺旋槽M5的深度H1及(顺管子圆周方向的)螺距P1，造得大于螺旋槽M6的深度H2及螺距P2。
图5中所示标号DO，代表热交换管1B的外径。
在图3至图5所示实例中，采用横截面为圆环形的热交换管。然而，管子的横截面可为稍微椭圆的。
实例4
图6的透视图，表示符合本发明另一实施例的热交换管。参见图6，一根热交换管1C配置了两种螺旋槽M7与M8，它们相对于管子轴线Z的螺旋角θ7与θ8在方向上彼此相同。然而，螺旋槽M7的螺旋角θ7造得小于螺旋槽M8的螺旋角θ8，如同实例2的热交换管情况一样。
螺旋槽M7的深度及(顺管于圆周方向的)螺距，造得大于螺旋槽M8的深度及螺距。
符合该实例的该热交换管，主要特征在于热交换管的内表面。在热交换管的内表面上，与螺旋槽M7相符合，形成了螺旋肋N，即螺旋肋N的位置与形状，与螺旋槽M7的位置与形状相符合。
在上述各实例中，着重解释螺旋角不同的两种螺旋槽在热交换管外表面上形成的情况。然而，螺旋槽并非一定是由两种螺旋槽组成，而只要能由这些螺旋槽的相交部形成凸起，它们就可由多于两种螺旋槽组成。
制造符合本发明第一方面的热交换管的方法，解释如下。
实例5
图7与图8显示一个制造横截面为三角形的螺旋槽所用模具K，在模具K的外表面上，形成若干肋T1，每个肋的斜横截面均为三角形。
如图8A与8B所示，在原料管S的平滑外表面上，装有若干模具即本实例中的3组模具，每组模具由分别配有肋T1与T2用以形成两种螺旋槽M9与M10的两种模具K1与K2组成，每组模具以预定距离同轴地彼此间隔，这3组模具被安装得沿着原料管S的同样的圆周表面部份定位，且与原料管的轴线Z平行。
外表面平滑的一个塞子PL插入原料管S内，模具K1与K2可围绕原料管S旋转，且这些模具压在原料管S的外表面上。同时，原料管S被顺着Y方向抽出，以便形成带有两种螺旋槽M9与M10的热交换管，而这些螺旋槽相对于管子轴线Z的螺旋角θ9与θ10，在方向上相同，但大小不同。
在图8A与8B所示实例中，沿着原料管S的加工方向间隔开的两种模具K1与K2，同时被压在原料管S的外表面上。然而，这些模具K1与K2可以彼此分开，分别压在原料管S的外表面上。
另外，在图8A与8B所示实例中，采用了3件模具制作一种螺旋槽。然而，制造一种螺旋槽所采用模具的优选数量是3至4件。如果制作一种螺旋槽所采用模具数量为2件或1件，为了制作合格的螺旋槽，就可能要求放慢原料管的抽出速度，这样会降低生产率。
另一方面，如果制作一种螺旋槽所用模具的数量为5件或更多件，就要求拉大安装这些模具的空间，这样会超过装置的尺寸。
如果要制作3种或更多种螺旋槽，就沿着原料管的纵向等距离地安装相应数量的模具，同时把制作一种螺旋槽所用模具的数量限制为3件或适当数量，并以上述相同方式操作这些模具。
当本发明的热交换管要用于一个吸收器等等之中时，为了安装一段延伸管所用的平滑表面部份或为了防止偏差所用的金属配件，就可能要在管子的两端表面部份上或中部表面部份上形成。要形成原料管上此种平滑完整的表面部份，可在制完预定长度的螺旋槽之后，暂时撤去原料管表面的这些模具而实现。
如果要形成若干种槽深及顺圆周方向的螺距彼此不同的螺旋槽，可将模具安排得首先制作槽较深的螺旋槽。如果在形成较深的螺旋槽之前，首先制作较浅的螺旋槽，那么，在制作较深的螺旋槽时可能会毁坏较浅的螺旋槽，从而难以在螺旋槽之间适当地形成凸起。
实例6
图9A与9B显示制作符合本发明第一方面的热交换管的方法另一实例。
在原料管S的平滑外表面上，装有若干组滚子，每个滚子都带有制作预定种类螺旋槽所用的肋，在此实例中，是分别安装两组滚子，每组均由分别带有肋T3与T4用于制作两种螺旋槽M11与M12的3个滚子R1或R2组成，每组滚子中的3个滚子被安装得沿着原料管S的同样圆周表面部份，等距离地且(按与原料管S的轴线Z成预定角度)倾斜地定位。
然后，把这两种滚子R1与R2从3个方向压在原料管S的外表面上。另一方面，把一个外表面平滑的塞子PL插入原料管S中，在把这些滚子压在原料管S外表面上的同时，使这两种滚子R1与R2能围着各自的轴线旋转，从而形成螺旋槽M11与M12。
在此情况下，原料管S被迫前移，同时被制作这些螺旋槽M11与M12的驱力旋转，从而生产带有螺旋槽M11与M12的热交换管。
驱动至少一个滚子，就能影响滚子的旋转。也就是说，当一个滚子旋转时，原料管S就被该滚子的驱力使之顺原料管S加工方向移动。因此，如果仅把其他滚子压在原料管S的外表面上，由于上述其他滚子旋转，就能在原料管S的外表面上形成预定种类的螺旋槽。
如果要以此方式形成3种或更多种螺旋槽，就沿着原料管的纵向按预定间隔安装相应数量的滚子，然后就可用上述的单一步骤制成所带螺旋槽数量符合要求的热交换管。
实例7
图10A与10B显示制作符合本发明第一方面的热交换管的方法另一实例。
热交换管制作方法可用于下述情况，即热交换管外表面上的所有螺旋槽，槽深均相同，但有些螺旋槽的螺旋角与另一些的螺旋角不同。
沿着外表面光滑的原料管S的同样圆周表面部份，斜装上一对滚子R3，每个滚子都带有形状符合制作螺旋槽M13要求的肋T5，并斜装一个滚子R4，它带有形状符合制作螺旋槽M14要求的肋T6，然后把这些滚子从3个方向压在原料管S的外表面上。在把这些滚子压在原料管S外表面上的同时，使这两种滚子R3与R4围绕各自的轴线旋转，从而形成同样槽深的螺旋槽M13与M14。
在此实例中，采用两种滚子，每种均带有形状符合制作螺旋槽要求的肋。然而，也可用图7A与7B所示那两种均带有形状符合要求的肋的模具，代替这些滚子并沿着原料管S的相同圆周表面部份安装，从而在原料管的外表面上，形成槽深相同的螺旋槽M13与M14。
当沿着原料管的相同圆周表面部份安装用以形成螺旋槽的滚压工具时，可把安装滚压工具的空间缩小，从而可使制作装置整体达到最小。
然而，按此布置滚压工具，可能难以形成槽深彼此不同的多种螺旋槽。原因是，如果以此方式布置滚压工具，槽深不同的多种螺旋槽要交替形成，这样就难信以产生被螺旋槽围绕的凸起。
按照上述实例5和6，热管的内表面依然是表面整体平滑的状态。然而，也可在热交换管的内表面上形成与螺旋槽M7相符合的螺旋肋N，即采取使螺旋肋N的位置与形状与螺旋槽M7的位置与形状相符合的方式。
在上述实例5中，是用把一个外表面光滑的塞子插入原料管S内部的方式，形成螺旋槽。然而，如图11所示，可用一个塞子PL1，它的平滑外表面上，带有形状与位置与要在原料管S外表面上形成的螺旋槽M5对应的螺旋槽L。在此情况下，把塞子PL1插入原料管S内部，然后，在把模具K1(K2)太在原料管S平滑外表面上的同时，使所有这些模具K1(K2)围着原料管S旋转，从而制作内表面上带有螺旋槽N的热交换管。
按照实例5所述方法制成并具有表1至5所示性能的热交换管，外径为19.05mm，被用于图12所示用作测试装置的吸收器上，进行热交的各种测试。同样的，一在日本未审定的实用新型公开文本第S/57-100161号中所述的一根普通管及一些热交换管(以下称为对照热交换管)，也以如同符合实例5所制热交换管的方式，被采用并被测试。
用以制作本发明的热交换管的模具，外表面上均带有形状符合要求的肋部及形状符合要求的槽部，该模具的厚度为6mm，直径为19.05mm。3件这种模具安装在管子外圆周表面周围以形成一种螺旋槽，然后操作它们。所要形成的螺旋槽，其形状深受模具旋转速度及原料管抽出速度的影响，但是在此种测试中，这些条件分别被控制在1000转/分与3.om/min.。
在此种性能测试中所用的热交换管，其原料为磷脱氧铜，它通常用作吸收式制冷机中热交换管的材料。根据热交换管暴露环境的要求(例如抗高温腐蚀)，其他类型的金属例如铜镍合金或不锈钢，也已用作热交换管制作材料。这些金属，对构造本发明的热交换管也有用。
为了审定本发明的热交换管结构效能，按下列5个项目作了测试，结果显示在表1至表5中。
表1：形成两种螺旋槽，其中，槽深度是固定的，只有相对于热交换管轴线的螺旋角是变化的，以检查对于热交换管的性能它有何影响。结果如表1所示。
表2：形成两种螺旋槽，其中，相对于热交换管轴线的螺旋角造得彼此不同，两种槽的槽深彼此既相同但兼有变化，以检查对于热交换管性能它有何影响。结如表2所示。
表3：形成两种螺旋角，其中，槽深度及相同于热交换管轴线的螺旋角，都根据两种螺旋槽在槽深度及螺旋角两方面彼此不同的条件而变化，以检查对于热交换管的性能有何影响。结果如表3所示。
表4：形成3种螺旋槽，以检查对热交换管的性能有何影响。结果如表4所示。
表5：各种螺旋槽的横截面形状不同，以检查对热交换管的性能有何影响。结果如表5所示。
测试条件如下。
吸收液：
溴化锂水溶液
入口处浓度：58±0.5wt％
入口处温度：40±1℃
流率：0.01至0.04公斤/秒/米
(吸收液行经热交换管一侧上的每单位长度质量流率)
表面活化剂：加入250ppm的辛醇
吸收液喷头：
喷孔尺寸：1.5mm
间隔：24mm
吸收器所用冷却水：
入口处温度：28±0.3℃
流速：2米/秒
吸收器及蒸发器内压：15±0.5毫米汞柱
热交换管的排列：长度为500mm的热交换管水平排列为5层，每一层包括一排管子。
现在简要说明图12所示的测试装置。
参见图12，标号74代表一个蒸发器，其中有若干热交换管72排列成5层，每一层包括2排管子72。上下邻近的热交换管72彼此相通联，以便水能通过这些管子72而循环。冷却剂(净水)从喷管76喷到这些热交换管72上。标号73代表一个吸收器，其中有若干被测试的试件管71排列为5层，每一层包括一排试件管71。上下邻近的试件管71彼此相通联，以便冷却水能通过这些管子71而循环。吸收液(溴化锂水溶液)从喷管75喷到这些试件管71上。
标号77代表一个稀释溶液罐，它用于存放吸收器73中的吸收液吸收冷却剂蒸汽后所稀释了的吸收液。然后，该稀释溶液罐77中的吸收液被送往一个浓缩溶液罐78，在该浓缩溶液罐78中，稀释了的吸收液由于添加溴化锂，浓度被调节。以此方式被调节了的吸收液又经由管道79借助于泵80而送往喷管75，再使它从喷管75喷到试件管71上。
本发明每根试件的总传热系数及外部传热系数，根据按上述说明而构造的测试装置所得结果做了计算。
表1至表5说明了对每根试件管的热交换性能的测试结果，即把本发明的试件管与常规热交换管的总传热系数与外部传热系数加以比较而显示的结果，所做测试将吸收液层的流率定为0.02公斤/米/秒。
对试件31的外部传热系数所测出的结果，作为典型实例在图13中说明。
如以下的表1至表5所示，本发明这样至少两种螺旋槽的螺旋角定为3°至80°范围内的热交换管，比起常规热交换管来，显示出十分出色的热交换性能。
从表1中看得出，一种其螺旋角小于另一种螺旋槽螺旋角的螺旋槽，如果把它的螺旋角相对于管子的轴线限定为3°至60°范围内，同时，另一种螺旋角大的螺旋槽，它的螺旋角相对于管子的轴线限定为不大于80°，那么，比起常规热交换管来，这种热交换管的总传热系数与外部传热系数能提高5％或更多。
从表2看得出，如果螺旋槽的槽深限定为0.1至1.5mm范围内，同时，螺旋槽的螺距限定为0.2至10mm范围内，那么，比起常规热交换管来，这种热交换管的总传热系数能提高4％或更多，它的外部传热系数能提高5％或更多。
从表3看得出，如果一种螺旋槽的槽深与顺圆周方向的螺距两者之一，或槽深与螺距两者皆是大于另一种螺旋槽的，那么，比起两种螺旋槽的槽深与顺圆周方向的螺距皆相同的情况来，热交换管的总传热系数与外部传热系数皆能得到提高。
尤要说明，如果槽深大于另一种螺旋槽槽深的一种螺旋槽，它的槽深限定为0.3至1.5mm范围内，且它的顺圆周方向的螺距限定为0.8至5.0mm范围内，同时，另一种螺旋槽的槽深限定为0.1至0.7mm范围内，顺圆周方向的螺距限定为0.5至2.0mm范围内，那么，比起对照热交换管(试件第25号：螺旋角相同)来，这种热交换管的总传热系数能提高7％或更多，外部传热系数能提高10％或更多。
另外，从表3所示第30号至第35号试件看得出，如果螺旋角小于另一种螺旋槽螺旋角的一种螺旋槽，至少它的槽深造得大于另一种螺旋槽的槽深，那么，比起相对于管子轴线螺旋角较大的那种螺旋槽的槽深造得较大的情况来，热交换管的总传热系数与外部传热系数都能进一步提高。
尤要说明，在第30号至35号试件中，如果螺旋角大于另一种螺旋槽螺旋角的一种螺旋槽，它的螺旋角限定为30°或更小，那么，比起对照热交换管来，这种热交换管的总传热系数能提高10％或更多，外部传热系数能提高15％或更多。
从上述各个实验能看得出，如果螺旋角小于另一种螺旋槽螺旋角的一种螺旋槽，它的形成是把螺旋角限定为3°至30°、槽深限定为0.3至1.5mm、顺圆周方向的螺距限定为0.8至5.0mm，而同时，另一种螺旋槽是形成得使槽深小于上述那种螺旋角小的螺旋槽并在0.1至0.7mm范围内选定，顺圆周方向的螺距则限定为0.25至2.0mm，那么，就可使该热交换管的传热效率最优化。
在所有种类的热交换管中，槽深与螺旋角皆较大的螺旋槽，其宽度最好应当大于其他种类热交换管的宽度，原因是，如果螺旋槽宽度造得大于管子宽度，吸收液层就能顺热交换管的纵向容易地散布，同时，能容易加工成这种槽子。
由于第31号试件与第36号试件的外形一致，它的外部传热系数与第36号试件的相同。然而，由于第31号试件内表面上所带的肋，与形成于热交换管外表面上深度及顺圆周方向的螺距皆较大的另一种螺旋槽形状相符合，就可能使在热交换管内流动的冷却水的流动产生紊流，从而提高内部传热系数。因此，可进一步提高总传热系数，同时，被加工的原料管，厚度可减薄。
另外，从表4说明的实验可以看出，即使在管子外表面上形成3种螺旋槽，几乎也能达到与如上所述同样程度的性能改善。
另外，从表5说明的实验可以看出，无论螺旋槽的横截面形状如何，几乎都能使同样程度的紊流在吸收液层中发生。
在上述说明中，有一个实例，是把符合本发明第一方面的热交换管，用于吸收式冷却器的热交换器中的吸收器。同时，在下落液雾型回热器的情况下，把一组热交换管如同在吸收器情况下那样水平地安装，在吸收器中因吸收冷却剂蒸汽而被稀释了的稀释溶液，落到热交换管的外表面上。同时，让热水或水蒸汽在管内流动，从而使热交换器外表面上的稀释溶液汽化并提高该溶液的浓度(恢复到原先有浓度)。
因此，在这种下落液雾型回热器中，如同在热交换器中的情况一样，要求在吸收器中，使热交换管外表面上的吸收液层散布或紊流。所以，对这种下落液雾型回热器采用热交换管，由热交换管引起的吸收液层的散布或紊流也是有用的。
符合本发明第一方面的热交换管，作为蒸发器的热交换管也是有用的。在吸收式冷却器的蒸发器情况下，一组热交换管，以相同于吸收器和回热器情况的方式安装，并使冷却剂例如净水落到热交换管的外表面上，同时，使水在管内流动。
由于蒸发器内部保持减低了的压力，冷却剂就在热交换管的外表面上蒸发。此时，冷却剂从管内流动的水中将热当作蒸发潜热带走，从而产生凉水。
因此，就要求热交换管外表面的构造，能把沿着热交换管的外表面落下的冷却剂顺畅地散开，并使热交换管外表面上的冷却剂传热面积尽可能地大。
当符合本发明第一方面的、外表面带有至少两种相对于热交换管轴线的旋向是相同的螺旋槽这样的热交换管，被用作蒸发器的热交换管时，就可沿着螺旋槽在整个热交换管外表面上均匀地散布冷却剂，这是由于许许多多螺旋槽，相对于管子轴线的旋向全都是相同的缘故。同时，由于在螺旋槽之间形成凸起使传热面积加大，可望达到高性能的热交换。
但螺旋角彼此不同，当把这种热交换管用在热交换管水平排列的吸收器中时，就可促进吸收液层的紊流。更具体地说，由于有许多一一均被至少两种螺旋槽围绕的凸起形成于热交换管的外表面上，吸收液层就会被这些凸起冲周，从而促进吸收液层的紊流。
如上所述，符合本发明第一方面的热交换管，能充足地在热交换管外表面上散布吸收液，同时，还能顺着吸收液下落方向(与热交换管的纵向垂直的方向)以及与热交换管的纵向平行的方向，充足地促进吸收液的紊流。另外，由于这种热交换管的构造能充足地促进吸收液的紊流，就提高供高性能的热交换管，从而有助于冷却器小型化及性能提高。
另外，由于符合本发明第一方面的热交换管外表面上，带有至少两种相对于热交换管轴线是旋向相同但彼此螺旋角不同的螺旋槽，当把这种热交换器用在热交换管水平排列的吸收器中时，就可促进吸收液层的紊流。也就是说，由于有许多一一均被至少两种螺旋槽围绕的凸起形成于这种热交换管的外表面上，吸收液层就会被这些凸起冲击，从而促进吸收液层的紊流。同时，由于这些至少两种螺旋槽，相对于热交换管轴线，旋向是相同的，就会使这样被凸起扰动的吸收液，在越过螺旋槽相交部份的同时，充足地在热交换器外表面上方散布。
另外，由于这些螺旋槽的螺旋角相对于热交换管的轴线被限定为3°至80°范围内，就能进一步促成吸收液紊流，从而可达到高效的热交换。
尤要说明，如果这些至少两种螺旋槽的螺旋角差被定得不小于10°，就可保证形成被这些螺旋槽围绕的凸起，并可提高凸起扰动吸收液层的效能。
尤要说明，如果螺旋槽深度被限定为0.1至1.5mm范围内，顺圆周方向的螺旋槽螺距被限定为0.25至10mm范围内，凸起扰动吸收液层的效能就会被促进，从而它能使吸收液在这些凸起上行进，并围着热交换管的外表面散布。
当至少两种螺旋槽中有至少一种的深度或顺圆周方向的螺距两者之一、或深度与螺距两者皆与其他种螺旋槽的不同时，就能达到下述效果。
也就是说，热交换管外表面上的凸起大小变得不规则，这样就使吸收液层产生厚差异。因此，就会使吸收液的表面张力不规则，这样就促进马兰各尼对流，从而比起只有同样大小的螺旋槽形成在其表面上的热交换管来，就能进一步促成紊流，并能达到更有效的热交换。
尤要说明，如果在所有种类的螺旋槽中槽最深的一种螺旋槽，被设定为槽深范围0.3至1.5mm、顺圆周方向的螺距范围0.8至5.0mm，而同时，其他种类的螺旋槽，被设定为槽深范围0.1至0.7mm、顺圆周方向的螺距范围0.25至2.0mm，那么，形成于热交换管外表面上的凸起就会使吸收液层的厚度产生优化差异。因此，就会使吸收液的表面张力不规则，这样就促进马兰各尼对流，从而比起只有同样大小的螺旋槽形成在其表面上的热交换管来，就能进一步促成紊流，并能达到更有效的热交换。
另外，如果在所有种类的螺旋槽中螺旋角最小的一种螺旋槽，其螺旋角相对于热交换管轴线被限定为3°至30°范围内，那么，就能使吸收液层沿着热交换管的纵向稳定地散布。
另外，如果在所有种类的螺旋槽中螺旋角最小的一种螺旋槽，至少其槽深造得大于其他种类螺旋槽的槽深，那么，就能使吸收液层沿着热交换管的纵向容易地散布。因此，就能顺热交换管的纵向进一步促成吸收液的紊流，并能达到更有效的热交换。
具体来说，如果在多种螺旋槽中螺旋角最小的一种螺旋槽在形成时螺旋角被限制在3°至30 °，槽深被限制在0.3至1.5mm，周向螺距被限制在0.8至5.0mm，同时，其它种螺旋槽形成时，其槽深制得小于上述一种具有较小螺旋角的螺旋槽，且选择在0.1至0.7mm的范围内，其周向螺距被限制在0.25至2.0mm，那么，上述效果就可能被最佳化，因而可以更有效地进行热交换。
如果在热交换管内表面形成的螺旋肋，其形状与在热交换管外表面上形成的各种螺旋槽中深度最大的螺旋槽的形状相符合，那么就可以在热交换管内流动的例如冷却水流中产生紊流，从而改善热交换管内表面的性能。同时，可以减小热交换管的任何多余的厚度，从而在管的周向上使管的厚度尽可能的均匀，从而可以减小管的总重量并降低制造成本。
另外，如果具有光滑外表面的原料由多种具有预定螺旋槽形状的滚制工具和滚制模或滚制辊加工，即，在将上述滚制工具压向原料管的光滑外表面时转动滚制工具以形成至少两种螺旋槽，那么，就可以节约更换工具的时间和麻烦，从而提高生产率。
如果上述热交换管在制造时采用下述过程，即，向原料管内引入一个塞以便加工具有光滑内表面的原料管，使在管内表面上形成的形状与在管的外表面上形成的各种螺旋槽中最深的螺旋槽的形状相符合，那么就可以在热交换管内流动的例如冷却水流中产生紊流，从而改善热交换管内表面的性能。
另外，热交换管的多余厚度可以被减小，使得热交换管周向上的管厚度尽可能地均匀，从而减小管的总重量并降低制造成本。
下面结合各实例描述本发明的第二方面。
实例8
图14是按照本发明第二方面的一个实例的热交换管的立体图。如图14所示，热交换管1设有两种螺旋槽M1和M2，其相对于管的轴线Z的螺旋角θ1和θ2方向相反、大小不同。也就是说，在图14所示的实例中，螺旋角θ1小于螺旋角θ2。应注意的是，不管螺旋角θ是左旋还是右旋，其都是由相对于轴线Z的绝对值表示的。
在本实例中采用的是圆形横截面的热交换管。但是，管的横截面也可稍呈椭圆形。
图15是图14所示热交换管的主要部分的放大剖视图。在热交换管1外表面上形成的螺旋槽M1，其槽深H1和周向螺距P1大于螺旋槽M2的槽深和周向螺距。图15中的标号DO表示热交换管1的外径。
作为下述试验的结果，已经发现螺旋槽M1和M2相对于管的轴线Z的螺旋角θ1和θ2的最佳范围是3°至80°。另外，在下述试验中还发现，螺旋槽M1和M2在周向上的螺距P1和P2的最佳范围是0.3至4mm。另外，在下述试验中还发现，螺旋槽M1和M2的槽深H1和H2的最佳范围是0.1至1.5mm。另外，在下述试验中还发现，在螺旋槽M1和M2的槽深H1和H2之间的深度差最好至少应比另一个大1.15倍。
具体来说，热交换管1，其外径DO为19.05mm，壁厚为0.8mm，右旋螺旋槽M1相对于轴线Z的螺旋角θ1为15°，槽深H1为0.6mm，周向螺距P1为1.5mm，左旋螺旋槽M2相对于轴线Z的螺旋角θ2为-30°(下文中左旋螺旋角由负号表示)，槽深H2为0.4mm，周向螺P2为1.0mm。
在上述尺寸中，即使较深的槽的脊部可能在形成较浅的槽时崩溃，较深的螺旋槽的槽深也由原槽深指示。因此，在本实例中所述的较深螺旋槽的槽深的值可能与实际槽深不同。
实例9
图16表示按照本发明第二方面另一实例的热交换管的立体图。如图16所示，热交换管1A与图8所示情形一样设有两种螺旋槽M3和M4，其相对于轴的轴线Z的螺旋角θ3和θ4的旋向相反且大小不同。也就是说，在本实例中，槽M3的螺旋角θ3小于槽M4的螺旋角θ4。
本实例的热交换管的主要特征在于热交换管的内表面。也就是说，在热交换管内表面上形成螺旋肋N，其与螺旋槽M3相符合，即，螺旋肋N的位置和形状与螺旋槽M3一致。
在实例8和9中，说明的中心在于两螺旋槽在热交换管外表面上形成的情形。但是，螺旋槽并不一定包括两种螺旋槽，而是可以具有两种以上的螺旋槽，只要这些螺旋槽相交形成凸起即可。
使用图12所示的试验装置及与本发明第一方面实例相同的试验条件来评估上述热交换管的热交换性能。
磷脱氧铜制成的外径为19.05mm的原料管用来制造表6至8所示的本发明的热交换管(试件号41至53)。然后评估每一试件。顺便提及，虽然一般使用磷脱氧铜作为吸收式制冷机的热交换管的材料，但是出可采用其它金属如亚铜镍或不锈铜作为热交换管的材料，这取决于热交换管所处的环境的要求。上述金属也可在制造本发明的热交换管时使用。
本发明的热交换管的每种试件的总传热系数在表6至8的最右栏中表示。
作为普通实例1和2，分别制备和评估日本未审定的实用新型公开文本第S/57-100161号和日本未审定的实用新型公开文本第H/1-73663号中所述的热交换管。
从表6所示测量试件第41至44号和对照例1和2所得到的结果可以确定相对于管轴线的螺旋角以何种方式影响管的性能。
图17的曲线图中横坐标轴代表螺旋角，纵坐标轴代表总传热系数与普通热交换管的总传热系数之比。从图17可以看出，如果相对于管的轴线的螺旋角θ在3°至80°的范围内，则可以改善总传热系数。槽深较大的螺旋槽的螺旋角θ的最佳范围是15°至45°。从本发明的第42号试件和第43号试件的比较可以看出，当较深的螺旋槽的螺旋角小于其它种螺旋槽的螺旋角时，可以进一步改善总传热系数。
从表7中所示测量第45至52号试件和普通实例2所得到的结果可以确定槽深或槽的螺距P以何种方式影响管的性能。
图18的曲线图中横坐标轴代表较深槽的槽深与较浅槽的槽深之比，即，当设定较浅槽的槽深为1时较深槽的槽深值，纵坐标轴代表总传热系数与普通热交换管的总传热系数之比值。
从图18可以看出，本发明的管的试件与普通实例2相比具有增加的总传热系数。另外还可以看出，如果槽深的比为1.15倍或更高，则可进一步改善总传热系数。另外还可以看出，当槽深限制在0.1至1.5mm范围内且槽的螺距限制在0.3至4.0mm范围内时，总传热系数可以改善5％或更高。如果槽深和螺距小于上述下限，则凸起难以形成吸收液层的足够的紊流。另一方面，如果槽深和槽的螺距大于上述上限，在螺旋槽间形成的凸起则可能变成在吸收液层中产生紊流的障碍，从而难于改进管的性能。
由槽的深度差要求大于1.15倍，较深螺旋槽的深度最好应调整在0.15至1.5mm的范围内，而较浅螺旋槽最好应调整在01.至1.3mm的范围内。
螺旋槽的横截面形状可以有选择地变化，只要横截面形状满足上述条件即可，也就是说，它可以是三角形、梯形、圆形或在管纵向长呈长形。波纹槽数取决于所采用的管的外径。例如，外径为19mm的管，波纹槽数可以在3至20的范围内。在管的周向上波纹管的螺距最好大约为3至20mm。
从表8所示第47号和第53号试件之间的比较可以看出，当两种螺旋槽的螺旋角相互不同时，管的热交换性能可得到进一步提高。
从上述试验可以看出，按照本发明的第二方面的热交换管，可得到优良热交换性能的螺旋槽最好设计成下述结构，即，两种或更多种螺旋槽中的一种相对于管的轴向的螺旋角的绝对值应小于其它种螺旋槽，同时，槽深应限制在0.1至1.5mm。
在各种热交换管中较深和螺旋角较大的螺旋槽的宽度最好大于其它种热交换管的宽度。因为如果螺旋槽深度大于其宽度，那么吸收液层就可以容易地分布在热交换管的纵向上，同时，可以使这样的槽的形成在加工上更容易完成。
上述说明是以按照本发明第二方面的热交换管在吸收式制冷机的吸收器中使用的一个实例为中心的。同时，在吸收式制冷机的蒸发器或滴液膜式制冷器的情形中，一组热交换管与吸收器的情形一样是水平安装的，液体是靠重力滴落或从顶部喷洒在一个接一个的热交换管的外表面上的。
因此，当本发明的热交换管装在滴液膜式制冷器或蒸发器上时，象在前述吸收器的情形中一样，在上述滴液膜式制冷器或蒸发器中制冷剂或溶液可容易地实现分布或紊流。也就是说，按照本发明第二方面的热交换管也可以用作上述蒸发器或滴液膜式制冷器的高性能热交换管。
由于按照本发明第二方面的热交换管的特征在于，它在热交换管外表面上设有两种螺旋槽，其中，一种螺旋槽相对于热交换管轴线的旋向与另一种螺旋槽的旋向相反，各种螺旋槽相对于管轴线的螺旋角在3°至80°的范围内，在至少两种螺旋槽中至少一种在深度上不同于其它种螺旋槽，因而分别由至少两种螺旋槽包围的许多凸起可在热交换管的外表面上形成，从而可以使吸收液冲击在这些凸起上，以便促进吸收液层的紊流。另外，由于上述至少两种螺旋槽相对于管轴线的旋向不同，因而由凸起扰动的吸收液可充分分布在热交换管的外表面上，同时横过螺旋槽的相交部分，同时，在吸收液滴落方向(垂直于热交换管的纵向的方向)上也可充分地形成吸收液的紊流。
另外，如果这些螺旋槽相对于热交换管轴线的螺旋角限制在3 °至80°的范围内，吸收液被迫以相反路径流动，即一些吸收液流沿深槽流动，而另一些吸收液流沿与深槽方向相反的浅槽流动，则引起沿浅槽流动的低浓度吸收液层和沿深槽流动的较高浓度的吸收液相互碰撞。因此，可以尽可能减小高层吸收液和低层吸收液之间的浓度的不均匀性，同时，可以更频繁地在吸收液中产生紊流。
因此，热交换管的性能可以得到显著的改善，因而设有这种热交换管的热交换器的性能也可得到显著的改善。
另外，如果至少两种螺旋槽中的至少一种相对于热交换管的轴线的旋向与其它种螺旋槽相反，而且如果同时至少两种螺旋槽的相对于热交换管的轴线的螺旋角的绝对值相互不同，那么，在热交换管外表面上的吸收液流可以改变，即，沿螺旋角较小的螺旋槽流动的吸收液被引导而沿管的纵向流动，同时沿螺旋角较大的螺旋槽流动的吸收液用于控制吸收液以指向一个固的周向。因此，这种热交换的热交换性能可以被上述协同作用进一步促进。
另外，如果螺旋槽的深度限制在0.1至1.5mm的范围内且其周向螺距限制在0.3至4mm，同时使在至少两种螺旋槽之间的槽深之差别设定为1.15倍或更大(以较浅一组螺旋槽为基础测量)，那么如下所述可以得到最佳效果。
也就是说，如果螺旋槽的深度和螺距小于上述下限，则不可能充分实现凸起扰动吸收液层的效果，而如果螺旋槽的深度和螺距超过上述上限，则吸收液难于在上述凸起上流过，并围绕热交换管的外表面分布开来。
如果以较浅组螺旋槽的基础测量，使上述至少两种螺旋槽的槽深之差别设定在1.15倍或更大，那么在热交换管外表面上形成的凸起就可以相对于吸收液的厚度最佳化。
因此使吸收液的表面张力变得不规则，从而促进了马兰格尼对流，进一步促进了吸收液的紊流，与在其上只形成相同尺寸的螺旋槽的热交换管比较可获得更有效的热交换。
另外，如果至少两种螺旋槽的螺旋角限制在15°至45°的范围内，而且至少两种螺旋槽中的一种相对于管轴线的螺旋角的绝对值小于其它种螺旋槽，而且如果同时其槽深限制在0.1至1.5mm的范围内，那么，吸收液可优选由较深的槽控制，因而吸收液可以稳定地在热交换管的纵向上分布。因此，在热交换的纵向可进一步促进吸收液层的紊流，从而进行更有效的热交换。
另外，如果在热交换管内表面上形成螺旋肋，使其与在热交换管外表面上形成的各种螺旋槽中深度最大的螺旋槽的形状相符，那么就可以在热交换管内流动的冷却水流中产生紊流，从而改善热交换管内表面的性能。同时，可以减少热交换管的任何多余的厚度，从而在管的周向上减小管厚，因此减小管的总重量，降低制造成本。
下面结合下面的实例描述本发明的各种变型。
实例10
图19A示意地表示按照本发明的热交换管的一个实例，图19B是图19A所示热交换管的主要部分的放大横剖图。如图19A和19B所示，热交换管1在其外表面上设有相对于管的轴线Z的螺旋角为θ1的螺旋槽M1，以及相对于管的轴线Z的螺旋角为θ2的波纹槽M2，螺旋角θ1在特征上不同于螺旋角θ2。
也就是说，在图19A和19B所示的本实例中，波纹槽M2的螺旋角θ2小于螺旋槽M1的螺旋角θ1。然而，波纹槽M2相对于管轴线Z的螺旋角θ2的旋向与螺旋槽M1的螺旋角θ1的旋向相同。在热交换管内表面上形成螺旋肋N，其与波纹管M2相符合，即，螺旋肋N的位置和形状与波纹槽M2的位置和形状一致。
本实例10的热交换管1的每个具体实例的热交换性能在表9中给出，其中，第57至59号试件为本实例10的热交换管。
第57至59号试件的热交换管1可按下述方式制造。
首先形成螺旋槽M1。然后，如图20A和20B所示，设置多个滚子，在本实例中为3个滚子R1，每个滚子设有需要的形状的肋T1，以便在原料管S的光滑外周面上形成螺旋槽M1，使三个滚子R绕原料管相同的圆周部分斜向放置，即，相对于原料管轴线Z以预定的角度放置。然后，将这三个滚子R1从三个方向压向原料管S的外表面。同时使三个滚子R1在压向原料管S的外表面时绕其自身轴线转动，从而在原料管S的外表面上形成螺旋槽M1。
这些滚子的转动可以通过驱动至少一个滚子R1实现。也就是说，当一个滚子R1转动时，上述滚子R1的驱动力使原料管S在其加工方向上移动。因此，如果其它滚子R1只是压向原料管S的外表面，那么，借助所述其它滚子R1的转动也可以在原料管S的外表面上形成预定种类的螺旋槽。
在这种情形中，如果上述加工是在将一个具有光滑外表面的塞PL插入原料管内进行的，那么，原料管的内表面可保持光滑。
利用图21所示加工机在事先设有前述螺旋槽M1的原料管S1上可以形成波纹槽M2。图21所示加工机设有圆筒形头部102，其内设有六个U形支承架120，这些支承架都向着圆筒形头部102的中心延伸并且等距隔开。相同尺寸的盘103可转动地装在支承架120上，使盘103的平面相对于头部102的轴线倾斜一个预定的角度。然后，将事先设有前述螺旋槽M1的原料管S放入由上述六个盘103包围的空间中，然后，拉向预定的方向。因此每个盘103由于与原料管S1的外表面的摩擦接触而转动，从而在原料管S1的外表面上形成波纹槽M2，这样就制成了热交换管1。
实例11
图22示意地表示按照本发明的热交换管的另一实例。这种热交换管1A的特征在于：波纹槽M2相对于管轴线Z的螺旋角θ2大于螺旋槽M1的螺旋角θ1，而且波纹管M2相对于管轴线Z的螺旋角θ2的旋向与螺旋槽M1的螺旋角θ1的旋向相同。热交换管1A的其它特征与实例10相同。
按照本实例的热交换管1A能够按照与实例10相同的方式制造。但是，波纹槽M2也可以用图23所示方法制造。也就是说，将需要数目的滚子104围绕事先设有螺旋槽M1的原料管S1放置，然后压向原料管S1的外表面，以便在原料管S1的外表面上形成波纹槽M2，从而制成热交换管1A。
本实例的热交换管1A的每个具体实例的热交换性能表示在表9中，其中，第54号至56号试件代表本实例的热交换管1A。
实例12
图24示意地表示按照本发明的热交换管的另一实例。热交换管1B的特征在于，波纹槽M2相对于管轴线Z的螺旋角θ2小于螺旋槽M1的螺旋角θ1，而且波纹槽M2相对于管轴线Z的螺旋角θ2的旋向与螺旋槽M1的螺旋角θ1的旋向不同。热交换管1B的其它特征与实例10相同。
按照本实例的热交换管1B可以按照实例10相同的方式制造。但是波纹槽也可以由图23所示的方法形成。
本实例的热交换管1B的一个具体实例表示在表9中，其中，第60号试件代表本实例的热交换管1B。
性能试验
利用图12所示试验装置在与上述相同的条件下进行热交换试验。在热交换试验中采用的试件是上述实例中制备的热交换管试件，在其外表面上未设槽的普通管；按照日本未审定的实用新型公开文本第S/57-100161号所述方法制造且在其外表面设有细螺旋槽的热交换管(下文称为普通实例1；以及只设有波纹槽而未设螺旋槽的热交换管。
热交换性能测试结果
表9描述每种试件的热交换性能测试结果，即，这些结果是由本发明的试件和普通实例1的试件之间总传热系数的比较来指示的，测试条件是使吸收液层的流动速率为0.02kg/m.s，管内流动速度为2m/秒。
作为指示本发明热交换管中最佳性能的一个典型实例。图25中描述了第59号试件对于管内流动的冷却水的总传热系数。
如表9和图25所示，与普通热交换管相比，本发明的热交换管表现出好得多的热交换性能。
实例13
图26示意地表示实例10至12所述的热交换管的变型。如图26所示，热交换管1c在其外表面上设有螺旋角为θ1的螺旋槽M1。标号M2代表在热交换管1c上形成的不同螺旋槽M1的螺旋槽。槽M相对于管1c的轴线Z的螺旋角θ2为35°或更小。在热交换管1c的内表面上形成螺旋肋；其与波纹槽M2相符合，即，螺旋肋的位置和形状与波纹槽M2的位置和形状相符。
按照本实例的热交换管1c的主要特征在于，在管1c外表面上形成的螺旋槽M1相对于管1c的轴线Z的螺旋角θ1的方向与螺旋槽M2的螺旋角θ2相反。
本实例的热交换管1c的该具体实例的热交换性能表示在表10中。
本实例的螺旋槽M2相对于轴线Z的螺旋角θ2有两种，即，20°和35°。
实例14
图27示意地表示实例10至12所述热交换管的另一变型。
按照本实例的热交换管的主要特征在于，在管1C的外表面上形成的螺旋槽M1相对于管1C的轴线Z的螺旋角θ1的方向与螺旋槽M2的螺旋角θ2相同。这种热交换管的其它特征与实例13相同。
本实例的热交换管的这个具体实例表示在表10中。
本实例的螺旋槽M2相对于轴线Z的螺旋角θ2有两种，即，12°和15°。
按照实例13和14的热交换管可以按照下述方式制造。
如图9A和9B所示，在原料管S的光滑外表面上分开设置多组滚子，每组设有用于形成预定种类的螺旋槽的肋，例如，在本实例中为两组滚子，每组滚子包括分别设有肋T3和肋T4的三个滚子R1或R2，以便形成两种螺旋槽M11和M12，在每组模具中的三个模具等距地且斜向(与原料管轴线Z成预定角度)沿原料管的同一圆周部分放置。
然后，将两种滚子R1和R2从三个方向压向原料管S的外表面。另一方面，将具有光滑外表面的塞PL插入原料管S内，在将上述滚子压向原料管S时使上述两种滚子R1和R2绕其自身轴线转动，从而形成螺旋槽M1和M2。
如果准备用上述方式形成三种或更多种螺旋槽，那么，以预定的间隔将相应数目的滚子沿原料管的纵向放置，然后在如上述的单一步骤中制造设有需要数目的螺旋槽的热交换管。
利用图21所示的加工机可以在事先设有上述螺旋槽的原料管S1的外表面上形成槽M2。如图28所示可以制造图22所示的加工滚子103。也就是说，在一方形金属板上形成一轴向孔132，该金属板的每个角部倒成曲线形，同时，切掉倒角部分130的两侧，从而形成在倒角部分130之间具有平部的加工滚子103。然后，将事先设有上述螺旋槽M1的原料管S1放入由装在图21所示加工机上的六个盘103所包围的空间中，然后拉向预定的方向。因此，每个盘103由于与原料管S1的外表面的摩擦而转动，从而在原料管S1的外表面上形成波纹管M2。
如果在使每个加工滚子103的相同部分与原料管S1的外表面接触时拉出原料管S1，那么，在相同的部分将形成槽M2的槽宽W1和槽深dA，而如果在使每个加工滚子的不同部分与原料管S1的外表面接触时拉出原料管S1，那么，将在不同的部分形成槽宽W1和槽深dA。
如果需要以相对于轴线Z成一预定螺旋角θ2倾斜地形成槽M2，则将每个加工滚子103从相对于轴线Z成预定的螺旋角θ2斜向放置，然后拉出原料管S1。
下面描述在热交换管上形成的槽M2的作用。
当吸收液落在热交换管的上表面上时，吸收液沿槽M2流动，从槽的浅部分布或扩散至槽的深部(沿轴线Z的方向)，同时，由于槽的底部宽度W2的变化而在轴线Z的方向上形成吸收液层中的紊流。在界面上被扰动时沿轴线Z方向这样分布的吸收液横过脊部Y并沿管的圆周流动，流入邻近的槽M2中。当吸收液沿管的圆周扩散并横过脊部Y时，吸收液层被进一步扰动。
另一方面，在热交换管的底面，吸收液从槽M2的深部流至槽M2的浅部。
如果槽M2是与轴向Z成预定螺旋角θ2斜向形成的，那么，吸收液在纵向和周向上的扩散可被进一步促进，同时，吸收液的扰动也可被促进。
前述螺旋角θ2最好应不大于35°。如果螺旋角θ2超过35°，吸收液的扩散或分布会受到阻碍。
使用与上述相同的试验设备对按照上述实例得到的每个试件进行热交换性能试验，试验结果表示在表10中。在表10中，将吸收液层的流动速率设定在0.02kg/m.s并将管内流动的速度设定在2米/秒时测试热交换性能。另外，热交换性能是通过性能比指示的，性能比是普通实例1的承载螺旋槽的管和其它试件之间总传热系数之比。
作为指示本发明热交换管中最佳性能的一个典型实例，在图29中表示第63号试件对于管内流动的冷却水的总传热系数的测试结果。
从表10可以看出，按照本发明的热交换管与普通实例的热交换管相比热交换性能要优越得多，特别是当槽宽和槽深沿管的轴向适度变化且相对于管的轴向的螺旋角不超过35°时。
从表10可以看出，槽的螺旋角限制在5°至20°，同时螺旋槽的深度限制在0.1至0.8mm且螺旋槽的螺旋角限制在30°至80°的第62号试件与普通实例1的热交换管相比，热交换性能改进25％。
另外从表10还可以看出，在管外表面上形成螺旋槽且螺旋槽的旋向(相对于管的轴线)与宽度、深度适中变化的槽的旋向相同的第63和64号试件与普通实例1的热交换管相比，热交换性能改善10％。
按照实例13和14的热交换管也可用作上述蒸发器和滴液膜式制冷器的热交换管。
由于实例13和14的特征在于沿管的轴向槽的宽度和深度适中地变化且相对于管的轴向的螺旋角不超过35°，因而它们可均匀地沿管的纵向分布冷却媒介。另外，由于在管外表面上形成螺旋槽，管的外表面面积可以显著地增加。另外，由于在管的内表面也形成螺旋肋，因而也可改善管1A的热交换性能，从而提高了热交换管的热交换性能。
按照实例13和14的热交换管，由于在管的外表面上形成两种槽，因而可以实现下述效果。
在管的内表面上形成相应的肋的波纹槽可以有效地在热交换管的外表面上充分地分布吸收液，同时在液体落下的方向(垂直于热交换管的纵向)及在管的纵向上充分促进吸收液层中的紊流。另一方面，螺旋槽也可有效促进吸收液层中的紊流。
当本发明的热交换管安装在一种水平安置热交换管的吸收器中时，在波纹槽和螺旋槽的相交处也形成紊流。另外，在管的外表面上，在波纹槽和螺旋槽相交处也可形成吸收液层的厚度差，因而进一步促进了马兰格尼对流。另外，由于波纹槽在管的内表面形成肋，因而也在冷却水中产生紊流，因此，可以改善内部传热系数，从而进一步促进热交换。
如果波纹槽的螺旋角小于螺旋槽的螺旋角，则可以沿深的波纹管并在管的纵向上有效地分布吸收液，从而可以改进热交换性能。另外，如果波纹槽和螺旋槽相对于管的轴线的旋向相同，那么，在管的纵向上可以稳定地分布吸收液，从而可以改进热交换性能。
实例15
图30示意地表示按照本发明的一个热交换管变型的立体图。如图30所示，热交换管在其外表面上交替地形成槽部和脊部。图31是图30所示热交换管的放大横剖图。在这种热交换管中，一种槽具有梯形横截面，其底部(圆形或直线)的长度为0.1至1.0mm。
具体来说，其原料管的结构是：外径为19.05mm，壁厚为0.85mm，第一种右旋槽相对于管的轴线的螺旋角为15°，第一种槽的槽深为0.7mm，第一种槽的底宽为0.7mm，第一种槽的周向螺距为1.81mm，第一种槽的数目为33，第二种右旋槽相对于管轴线的螺旋角为60°，第二种槽的槽深为0.3mm，第二种槽的底宽为0.0mm，第二种槽的周向螺距为0.84mm，第二种槽的数目是71。
热交换管的热交换试验是采用图12所示试验设备在与上述相同的条件下进行的，试验结果表示在表11中。
作为普通实例1和2，也制备和评估了日本未审定的实用新型公开文本第S/57-100161号所述的热交换管。
从表11可以看出，由于第65至68号试件采用了至少两种螺旋槽，因而在这些试件中肯定改善了性能。具体来说，这些试件的总传热系数都改善了17％或更高。这种改善归因于下述现象，即，在管外表面上流动的吸收液被分成两个方向，然后在交汇处相互撞击，从而促进了吸收液层中的紊流。
上述槽的截面形状可有选择地变化，只要满足前述条件即可，即，在管的纵向上可呈长形。
关于实例10至15的说明是以在吸收式制冷机中采用按照本发明的热交换管为中心作出的。同时，在蒸发器或吸收式制冷机的滴液膜式制冷器的情形中，一组热交换管象在吸收器的情形中一样是水平安装的，液体靠重力从顶部落在或淋向一个接一个的热交换管的外表面上。
因此，当本发明的热交换管安装在蒸发器上或安装在滴液膜式制冷器上时，象在前述吸收器的情形中一样，也可以实现在上述蒸发器或滴液膜式制冷器中制冷剂或溶液的分布或紊流。也就是说，按照实例10至15的热交换管也可用作上述蒸发器或滴液膜式制冷器的高性能热交换管。
本专业技术人员显然可以容易理解到本发明的其它优点和变形。因此，本发明显然在广义上并不局限于图示和上述的具体细节和代表性实例，可以作出各种变型而并不超出本发明的范围。表1  经过交换性能测试的试件管的各项性能(两种螺旋槽的螺旋角影响)
试件号                          螺旋槽1               螺旋槽2
槽数 槽深(mm)     螺距(mm) 螺旋角(°) 槽数 槽深(mm)     螺距(mm) 螺旋角(°)
  普通管
普通热交换管     71     0.30     0.84     40
    1     92     0.30     0.65     0     71     0.30     0.84     40
    2     92     0.30     0.65     3     71     0.30     0.84     40
    3     86     0.30     0.70     20     71     0.30     0.84     40
    4     92     0.30     0.65     0     86     0.30     0.70     20
    5     53     0.30     1.13     60     86     0.30     0.70     20
    6     24     0.30     2.49     75     86     0.30     0.70     20
    7     16     0.30     3.74     80     86     0.30     0.70     20
    8     8     0.30     7.48     85     86     0.30     0.70     20
    9     92     0.30     0.65     0     53     0.30     1.13     60
                                                                                              (接下页)表1经过热交换性能测试的试件管的各项性能(两种螺旋槽的螺旋角影响)
试件号 原料管厚度  (mm) 以普通管为100的热交换性能比
总传热系数 外部传热系数
普通管     0.6
普通热交换管     0.8     100     100 普通实例
    1     0.8     100     100 对照例
    2     0.8     105     107 本发明
    3     0.8     107     110 本发明
    4     0.8     98     98 对照例
    5     0.8     106     109 本发明
    6     0.8     105     107 本发明
    7     0.8     105     107 本发明
    8     0.8     100     100 对照例
    9     0.8     100     100 对照例
*普通热交换管是日本未审定的实用新型公开文本第S/57-100161号说明的那种。*原料管的外径为19.05mm，材料为磷脱氧铜*螺旋槽横截面均为三角形。表2  经过热交换性能测试的试件管的各项性能(两种螺旋槽槽深及顺圆周方向间距的影响)
试件号              螺旋槽1                螺旋槽2
槽数 槽深(mm)     螺距(mm) 螺旋角(°) 槽数 槽深(mm)     螺距(mm) 螺旋角(°)
普通管
普通热交换管     71     0.30     0.84     40
    10     402     0.07     0.15     20     327     0.07     0.18     40
    11     281     0.10     0.21     20     229     0.10     0.26     40
    3     86     0.30     0.76     20     71     0.30     0.84     40
    12     25     0.85     2.38     20     19     0.85     3.15     40
    13     6     0.85     9.97     20     19     0.85     3.15     40
    14     3     0.85     19.90     20     19     0.85     3.15     40
    15     402     0.07     0.20     20     213     0.07     0.28     60
    16     86     0.30     0.70     20     53     0.30     1.13     60
    17     25     0.85     2.38     20     12     0.85     4.99     60
    18     14     1.50     4.20     20     8     1.50     7.48     60
    19     11     1.80     5.04     20     7     1.80     8.55     60
                                                                        (接下页)表2经过热交换性能测试的试件管的各项性能(两种螺旋槽槽深及顺圆周方向螺距的影响)
试件号 原料管厚度(mm) 以常规管为100的热交换性能比
总传热系数 外部传热系数
普通管     0.6
普通热交换管     0.8     100     100 普通实例
    10     0.6     101     102 本发明
    11     0.6     105     107 本发明
    3     0.8     107     110 本发明
    12     1.5     106     108 本发明
    13     1.5     104     105 本发明
    14     1.5     101     101 本发明
    15     0.6     101     102 本发明
    16     0.8     106     109 本发明
    17     1.5     105     107 本发明
    18     2.0     104     105 本发明
    19     2.4     101     101 本发明
表3  经过热交换性能测试的试件管的各项性能(两种螺旋槽的综合方式影响)
试件号                 螺旋槽1                  螺旋槽2
槽数 槽深(mm)     螺距(mm) 螺旋角(°) 槽数 槽深(mm)     螺距(mm) 螺旋角(°)
普通管
普通热交换管     71     0.30     0.84     40
    20     106     0.20     0.56     40     281     0.10     0.26     20
    21     71     0.30     0.84     40     281     0.10     0.26     20
    22     49     0.50     1.22     40     86     0.30     0.70     20
    23     49     0.50     1.22     40     42     0.30     1.68     20
    24     42     0.30     1.68     40     86     0.30     0.70     20
    25     49     0.50     1.22     40     71     0.30     0.84     40
    3     86     0.30     0.70     20     71     0.30     0.84     40
    26     19     0.85     3.15     40     49     0.50     1.22     20
                                                                    (接下页)表3经过热交换性能测试的试件管的各项性能(两种螺旋槽的综合方式影响)
试件号 原料管厚度(mm) 以常规管为100的热交换性能比
总传热系数 外部传热系数
普通管     0.6
普通热交换管     0.8     100     100 普通实例
    20     0.6     106     109 本发明
    21     0.8     108     111 本发明
    22     1.0     110     115 本发明
    23     1.0     109     113 本发明
    24     1.0     108     111 本发明
    25     1.0     100     100 对照实例
    3     0.8     107     110 本发明
    26     1.2     110     115 本发明
                                                                                  (接下页)表3经过热交换性能测试的试件管的各项性能(两种螺旋槽的综合方式影响)
试件号                 螺旋槽1              螺旋槽2
槽数 槽深(mm)     螺距(mm) 螺旋角(°) 槽数 槽深(mm)     螺距(mm) 螺旋角(°)
    27     12     1.50     4.99     40     30     0.70     1.96     20
    28     12     1.50     4.99     40     25     0.85     2.38     20
    29     10     1.80     5.98     40     30     0.70     1.96     20
    30     229     0.10     0.26     40     86     0.30     0.76     20
    31     71     0.30     0.84     40     25     0.85     2.38     20
    32     53     0.30     1.13     60     49     0.50     1.22     20
    33     30     0.70     1.96     40     14     1.50     4.20     20
    34     63     0.30     0.95     45     25     0.85     2.38     30
    35     53     0.30     1.13     60     25     0.85     2.38     40
    36     71     0.30     0.84     40     25     0.85     2.38     20
                                                                          (接下页表3经过热交换性能测试的试件管的各项性能(两种螺旋槽的综合方式影响)
试件号 原料管厚度  (mm) 以普通管为100的热交换性能比
总传热系数 外部传热系数
    27     2.0     105     111 本发明
    28     2.0     105     107 本发明
    29     2.0     105     106 本发明
    30     0.8     111     116 本发明
    31     1.2     116     124 本发明
    32     0.9     116     124 本发明
    33     2.0     110     115 本发明
    34     1.2     112     118 本发明
    35     1.2     109     113 本发明
    36     0.9     123     124 本发明
*只有试件36的内表面须加有皱纹的表面形成处理表4经过热交换性能测试的试件管的各项性能(3种螺旋槽的影响)
试件号 螺旋槽 原料管厚度(mm)        以常规管为100的热交换性能比
槽数 槽深(mm) 螺距(mm) 螺旋角(°) 总传热系数 外部传热系数
普通管     0.6
普通热交换管     71     0.30   0.84     40     0.8     100     100 普通实例
37     89     0.30   0.67     15 0.8 107 110 本发明
    79     0.30   0.76     30
    63     0.30   0.95     45
38     25     0.85   2.38     20 1.2 113 119 本发明
    79     0.30   0.76     30
    63     0.30   0.95     45
表5经过热交换性能测试的试件管的各项性能(螺旋槽横截面形状的影响)
    试件号             螺旋槽1            螺旋槽2
槽数 槽深(mm)     螺距(mm) 螺旋角(°) 槽数 槽深(mm)     螺距(mm) 螺旋角(°)
  普通管
  普通热交换管 71 0.30 0.84 40
    31     71     0.30     0.84     40     25     0.85     2.38     20
    39     71     0.30     0.84     40     25     0.85     2.38     20
    40     71     0.30     0.84     40     25     0.85     2.38     20
                                                                                (接下页)表5经过热交换性能测试的试件管的各项性能(螺旋槽横截面形状的影响)
试件号 原料管厚度(mm) 以普通管为100的热交换性能比
总传热系数 外部传热系数
普通管     0.6
普通热交换管     0.8     100     100 普通实例
    31     1.2     116     124 本发明
    39     1.2     113     119 本发明
    40     1.2     116     124 本发明
*在试件31中，所有螺旋槽的横截面形状均为三角形*在试件39中，所有螺旋槽的横截面形状均为半圆形(其直径与槽的深相同)*在试件40中，所有螺旋槽的横截面形状均为梯形(螺旋槽1的底宽为0.2mm，螺旋槽2的底宽为0.45mm)表6已投入热交换性能试验的热交换管试件的特征(在改变的螺旋角之间作比较)
试件号                  螺旋槽a                 螺旋槽b
槽数 槽深(mm)     螺距(mm) 螺旋角(°) 槽数 槽深(mm)     螺距(mm) 螺旋角(°)
普通实例1     71     0.30     0.84     40
普通实例2     52     0.40     1.15     30     52     0.40     1.15     -30
对照例1     40     0.60     1.50     0     52     0.40     1.15     -30
    41     40     0.60     1.50     3     52     0.40     1.15     -30
    42     39     0.60     1.50     15     52     0.40     1.15     -30
    43     28     0.60     2.14     45     52     0.40     1.15     -30
    44     10     0.62     8.54     75     52     0.40     1.15     -30
对照例2     8     0.60     11.97     78     52     0.40     1.15     -30
                                                                            (接下页)表6已投入热交换性能试验的热交换管试件的特征(在改变的螺旋角之间作比较)
试件号 原料管厚度(mm)     与普通管相比较的总传热系数
普通实例1     100
普通实例2     t0.7     100
对照例1     t0.8     100
     41     t0.8     105
     42     t0.8     112
     43     t0.8     109
     44     t0.8     103
对照例2     t0.8     100
表7已投入热交换性能试验的热交换管试件的特征(左改变的螺旋槽深度之间作比较)
试件号                    螺旋槽a                 螺旋槽b
槽数 槽深(mm)     螺距(mm) 螺旋角(°) 槽数groove 槽深(mm)     螺距(mm) 螺旋角(°)
    45     16     1.45     3.74     15     52     0.40     1.15     -30
46 20 1.16 2.99 15 52 0.40 1.15 -30
    48     50     0.46     1.20     15     52     0.40     1.15     -30
普通实例2     58     0.40     1.15     15     52     0.40     1.15     -30
    49     66     0.35     0.91     15     52     0.40     1.15     -30
    50     90     0.26     0.66     15     52     0.40     1.15     -30
    51     116     0.20     0.52     15     52     0.40     1.15     -30
    52     154     0.15     0.39     15     52     0.40     1.15     -30
                                                                              (接下页)表7已投入热交换性能试验的热交换管试件的特征(在改变的螺旋槽深度之间作比较)
试件号 原料管厚度(mm)   与普通管相比较的总传热系数
    45     t1.2     110
    46     t1.1     113
    48     t0.8     106
普通实例2     t0.8     100
    49     t0.7     105
    50     t0.7     110
    51     t0.7     108
    52     t0.7     105
表8已投入热交换性能试验的热交换管的特征(在变化的螺旋角绝对值之间作比较)
试件号                螺旋槽a                  螺旋槽b
槽数 槽深(mm)     螺距(mm) 螺旋角(°) 槽数 槽深(mm)     螺距(mm) 螺旋角(°)
    47    30     0.77     1.99     15     52     0.40     1.15     -30
    53    27     0.77     2.22     30     52     0.40     1.15     -30
                                                                                      (接下页)表8已投入热交换性能试验的热交换管的特征(在变化的螺旋角绝对值之间作比较)
    试件号     原料管的厚度(mm) 与普通管相比较的总传热系数
    45      t0.9     114
    46      t0.7     110
                            表9
试件号             波纹槽         带有螺旋槽 性能比
槽数(-) 槽深(mm) 螺旋角(°) 槽数(-) 槽深(mm) 螺旋角(°)
普通管     77
对照例(波纹管)     6     0.50     30     95
普通实例     71     0.30     40     100
     54     3     0.50     75     71     0.30     40     108
     55     3     0.85     75     28     0.75     40     105
     56     3     0.50     75     89     0.30     3     105
     57     6     0.50     15     53     0.30     60     113
     58     6     0.50     30     49     0.30     80     113
     59     12     0.50     10     53     0.30     60     115
     60     6     0.50     20     53     0.30     -60     110
*性能比为普通实例和其它试件之间的总传热系数之比，规定普通试件的总传热系数为100，试件号1至7的波纹槽是由图21所档方法形成的。只有7号试件所制的波纹槽相对于管的轴线的旋向与螺旋槽的旋向相反。表10  热交换管试件的形状和热交换性能
试件号                    截面变化的槽
最大槽深(mm) 最小槽深(mm) 最大槽深(mm) 最小槽深(mm) 槽数(-) 螺旋角(°)
普通管
普通实例1*2
普通实例2*3     1.6     0.2     4     2     6     15
61(图26的形状) 1.6 0.2 4 2 6     35
62(图26的形状) 1.6 0.2     4     2     6     20
63(图27的形状)     1.6     0.2     4     2     6     12
64(图27的形状)     1.6     0.2     4     2     6     15
                                                                        (接下页)表10  热交换管试件的形状和热交换性能
试件号              螺旋槽 性能比*1
槽数(-) 槽深(mm) 螺旋角(°)
普通管     77
普通实例1*2     71     0.30     40     100
普通实例2*3     93
61(图26的形状) 29 0.50 -60 104
62(图26的形状) 51 0.10 -80 105
63(图27的形状) 49 0.30 60 113
64(图27的形状) 17 0.30 80 112
*1：性能比是普通实例(带有螺旋槽的管)和其它试件之间总传热系数之比，规定普通实例的总传热系数为100。*2：日本未审定的实用新型公开文本第S/57-100161号所述热交换管的一个实例。*3：日本未审定实用新型公开文本第H/8-94208号所述的热交换管的一个实例。注：槽的横截面变化的螺距在纵向上大约为40mm。
                                        表11
试件号                  第一种槽                       第二种槽
槽数 槽深(mm)   螺距(mm) 槽底(mm) 螺旋角(°) 槽数 槽深(mm)    螺距(mm) 槽底(mm) 螺旋角(°)
普通实例1     31     0.70   1.93     0.00     30
普通实例2     71     0.30   0.84     0.00     40
    65     33     0.70   1.81     0.70     15     7 1     0.30   0.84     0.00     60
    66     33     0.70   1.81     0.70     20     7 1     0.30   0.84     0.20     60
    67     33     0.70   1.81     0.00     20     5 7     0.40   1.05     0.25     40
    68     30     0.70   1.99     0.43     30     7 1     0.30   0.84     0.20     -40
                                                                              (接下页)
                                          表11
  试件号 原料管厚度(mm)   与普通管比较的总传热系数
普通实例1     t0.85       100
普通实例2     t0.65       100
    65     t0.85       118
    66     t0.85       122
    67     t0.85       117
    68     t0.85       117
螺旋角前的负号代表左旋螺旋

Claims (14)

1.一种热交换管，其用于实现在热交换管内的一种流体和在热交换管外流动的另一种流体之间的热交换，所述热交换管设有分别在热交换管外表面上形成的第一种螺旋槽(M1)和第二种螺旋槽(M2)，其特征在于：所述第一种螺旋槽(M1)相对于所述热交换管轴线的旋向与所述第二种螺旋槽(M2)的相同，但是螺旋角相互不同，所述第一种螺旋槽(M1)和第二种螺旋槽(M2)相对于所述热交换管轴线的螺旋角(θ1，θ2)在3°至80°的范围内。
2.根据权利要求1所述的热交换管，其特征在于：所述第一和第二种螺旋槽(M1，M2)之一与另一种螺旋槽至少在深度或周向螺距之一上不同。
3.根据权利要求1所述的热交换管，其特征在于：所述第一和第二种螺旋槽(M1，M2)中螺旋角较小的一种的槽深制得深于另一种螺旋槽的槽深。
4.根据权利要求1所述的热交换管，其特征在于：还包括在热交换管内表面上形成的螺旋肋(N)，其形状与在热交换管外表面上形成的第一和第二螺旋槽(M1，M2)中较深的螺旋槽相符合。
5.根据权利要求1所述的热交换管，其特征在于：所述第一和第二种螺旋槽(M1，M2)中至少一种的横截面为梯形。
6.一种热交换管，其用于实现在热交换管内的一种流体和在热交换管外流动的另一种流体之间的热交换，所述热交换管设有分别在热交换管外表面上形成的第一种螺旋槽(M1)和第二种螺(M2)，其特征在于：所述第一种螺旋槽(M1)相对于热交换管轴线的旋向与所述第二种螺旋槽的相反，所述第一和第二种螺旋槽(M1，M2)相对于热交换管轴线的螺旋角(θ1，θ2)在3°至80°的范围内，所述第一种螺旋槽(M1)与所述第二种螺旋槽(M2)的深度或周向螺距不同。
7.根据权利要求6所述的热交换管，其特征在于：所述第一和第二种螺旋槽(M1，M2)相对于热交换管轴线的螺旋角(θ1，θ2)的绝对值相互不同。
8.根据权利要求6所述的热交换管，其特征在于：所述第一和第二种螺旋槽(M1，M2)中螺旋角较小的一种的槽深制得深于另一种螺旋槽的槽深。
9.根据权利6所述的热交换管，其特征在于：所述第一和第二种螺旋槽(M1，M2)的螺旋角(θ1，θ2)被限制在15°至45°的范围内，其槽深限制在0.1至1.5mm的范围内。
10.根据权利要求6所述的热交换管，其特征在于：还包括在热交换管内表面上形成的螺旋肋(N)，其形状与在热交换管外表面上形成所述第一和第二种螺旋槽(M1，M2)中较深的螺旋槽相符合。
11.根据权利要求6所述的热交换管，其特征在于：所述第一和第二种螺旋槽(M1，M2)中至少一种的横截面是梯形。
12.一种制造热交换管的方法，包括以下步骤：
将分别具有螺旋槽的多种滚制件放置在原料管的光滑外表面上；以及
转动所述多种滚制件，同时将所述多种滚制件压向原料管的所述光滑外表面，从而形成多条不同种螺旋槽，其中一种螺旋槽与另一种螺旋槽的旋向相同，但螺旋角与另一种螺旋槽的不同。
13.根据权利要求12所述的制造热交换管的方法，其特征在于还包括下述步骤：将一个塞引入所述原料管内以便加工原料管的光滑内表面。从而使所述原料管的内表面形状与在管的外表面上形成的各种螺旋槽中最深的那种螺旋槽的形状相符合。
14.一种制造热交换管的方法，包括以下步骤：
将具有螺旋槽的滚制件放置在具有光滑内表面的原料管的光滑外表面上；
转动所述滚制件，同时将所述滚制件压向原料管的所述光滑外表面以形成螺旋槽；
将多个盘件放置在所述原料管的设有所述螺旋槽的外表面上；以及
在将所述盘件压向原料管的所述外表面上时相对于盘件移动所述原料管。从而在所述原料管的外表面和内表面上形成波形，在外表面上形成的波形相应于在内表面上形成的波形。
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