CN1267692C

CN1267692C - 一种传热管

Info

Publication number: CN1267692C
Application number: CN 02139463
Authority: CN
Inventors: 陶文铨; 唐桂华; 刘星; 唐上朝
Original assignee: Xian Jiaotong University
Current assignee: Xian Jiaotong University
Priority date: 2002-10-11
Filing date: 2002-10-11
Publication date: 2006-08-02
Anticipated expiration: 2022-10-11
Also published as: CN1403780A

Abstract

本发明提供了一种传热管，该传热管用于使用单一及混合制冷剂的制冷和空调设备的冷凝器和蒸发器中，在传热管的内表面设置有螺旋形微肋，其中螺旋形微肋(母肋)的顶部被加工成具有微小突起(子肋)的形状。该子肋的高度非常小，子肋长度与其断开母肋上形成的槽的长度相等。由于本发明在母肋上开设有子肋，制冷剂蒸气(蒸发)或者液膜(冷凝)流过时，在子肋突起处，浓度或者液膜边界层被断开，形成新的边界层，所以能够强化换热，提高制冷和空调设备中相变换热的传热性能，从而减小制冷和空调设备的体积，降低产品成本。

Description

一种传热管

一、技术领域

本发明涉及一种传热管，特别涉及一种使用单一及混合制冷剂的制冷和空调设备的冷凝器和蒸发器中的传热管。

二、背景技术

目前使用的单一制冷剂(如R22)，以及混合制冷剂(如R407C或R410A)的制冷和空调器中的冷凝和蒸发传热管，多数使用的是内面带有微肋的螺旋槽管，这种螺旋管内肋的肋高较小，肋顶角较大，造成内肋间横断面积较小，肋间制冷剂液膜流动困难，不利于拉薄液膜。制冷剂从入口流入传热管，从出口流出，当传热管用于蒸发时，形成的制冷剂蒸气浓度边界层沿着流动方向逐渐增厚，不利于蒸发换热；当传热管用于冷凝时，形成的制冷剂液膜边界层沿着流动方向逐渐增厚，也不利于冷凝换热，但螺旋槽管相对于光管而言，具有较好的传热性能(美国专利号，4044797)，此后有许多文献及专利对于内肋的几个特征参数，如螺旋角，肋高，肋数等进行了优化组合(美国专利号，4658892)，虽然取得了一定的强化效果，但未能在强化换热的本质上取得突破。另外还有专利提出了三维内肋螺旋管(美国专利号，5332034)，三维内肋螺旋管由两条正反交叉的螺旋内肋组成，但三维内肋管加工困难，对于目前房间空调器中常用的传热管，由于传热管直径较小(φ12mm～φ4mm)，一般采用高频焊接管，成本高，难以普遍推广。

三、发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种能够提高制冷和空调设备中相变换热的传热性能，减小制冷和空调设备的体积，降低产品成本的传热管。

为达到上述目的，本发明采用的解决方案是：在传热管内面设有均匀分布的高度相等的螺旋母肋，其特点是，所说的传热管为φ7mm传热管，其螺旋母肋与传热管的管轴的夹角β为0～18度，在螺旋母肋的顶部开设有均匀排列的凹槽，凹槽将螺旋母肋的顶部断开形成了突起的子肋，突起子肋的肋高为0.02mm～0.035mm，螺旋母肋的肋高为0.15mm～0.3mm。

本发明的另一特点是：螺旋母肋的周向肋数为50～70个；凹槽的长度为0.3mm～0.6mm；子肋与螺旋母肋之间夹角θ为0～10度；螺旋母肋的肋顶角α为30～40度。

由于本发明在母肋上开设有子肋，子肋将母肋断开，制冷剂蒸气(蒸发)或者液膜(冷凝)流过时，在子肋突起处，浓度或者液膜边界层被断开，形成新的边界层，所以能够强化换热。

四、附图说明

图1是本发明传热管的横截面图。

图2是本发明传热管的纵截面图。

图3是本发明传热管的母肋的参数结构图。

五、具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作进一步详细说明。

参见图1，本发明在传热管内面设置有50～70个均匀分布的高度相等的螺旋母肋1，此螺旋母肋1的肋高为0.2～0.3mm，对于房间空调φ7mm的传热管，螺旋母肋1的周向肋数为50～60个，肋高为0.15～0.27mm，对于房间空调φ9mm的传热管，螺旋母肋1的周向肋数为60～70个，肋高为0.18～0.3mm，在螺旋母肋1的肋顶开设有深度为0.02-0.035mm均匀排列的凹槽3，凹槽3的长度为0.3～0.6mm。

参见图2，本发明螺旋母肋1与传热管轴线2之间的夹角即螺旋角β为0～18度，螺旋母肋1与子肋4之间的夹角θ为0～10度。

参见图3，在本发明中螺旋母肋1的肋顶角α为30～40度。

本发明是在场协同原理指导下进行的。场协同原理将现有三个强化换热的机理在理论上统一起来。螺旋母肋1的肋数过少，螺旋母肋1对制冷剂的扰动作用不明显，而且螺旋母肋1换热面积减少。螺旋母肋1的肋数过多，虽然内肋润湿长度增加，但肋间横断面积减少，使制冷剂液膜增厚，制冷剂液膜在肋间流动困难，也不利于换热，所以，对于某一尺度的传热管，有一个最佳肋数，本发明在房间空调器中蒸发器常用的φ7mm传热管中，母肋周向肋数N＝50，螺旋母肋肋高H_p＝0.24mm，壁厚T_w＝0.25mm，母肋肋顶角α＝30度；对于房间空调器中冷凝器常用φ9mm传热管，母肋周向肋数N＝65，壁厚T_w＝0.28mm，母肋肋高H_p＝0.27mm，母肋肋顶角α＝30度。螺旋母肋1与传热管轴线之间的夹角即螺旋角β＝10度，在房间空调器通常的制冷剂流速下，采取相对较小的螺旋角能显著降低制冷剂在管内的流动阻力，而又不会降低换热系数。螺旋母肋1采取比普通肋稍高的肋高，肋间横断面积增加，能更好地拉薄液膜，内肋换热面积也会增加，虽然这样会对流动阻力有所增大，但由于采取了较小的螺旋角，所以总体上管内流动阻力不会增加。而在螺旋母肋1上还开设有子肋4，在制冷剂凝结时，螺旋母肋1肋顶及肋周向凝结液膜受到四面的拉薄作用而使液膜厚度更小。而在制冷剂蒸发时，子肋4可以起到汽化核心的作用，促进了核沸腾效果。另外，当制冷剂蒸气或者液膜被引入螺旋母肋1时，由于螺旋母肋1上有子肋4的存在，边界层被断开，从各子肋4的突起端形成新的边界层，从而总体上减薄了边界层厚度。本发明采取较小的子肋肋高，研究表明，在强化换热的同时又可以避免较大地增加流动阻力。

Claims

1、一种传热管，在传热管内面设有均匀分布的高度相等的螺旋母肋[1]，其特征在于：所说的传热管为φ7mm传热管，其螺旋母肋[1]与传热管的管轴[2]的夹角β为0～18度，在螺旋母肋[1]的顶部开设有均匀排列的凹槽[3]，凹槽[3]将螺旋母肋[1]的顶部断开形成了突起的子肋[4]，突起子肋[4]的肋高大于等于0.02mm，小于0.039mm，螺旋母肋[1]的肋高为0.15mm～0.3mm。

2、根据权利要求1所述的传热管，其特征在于：所说的螺旋母肋[1]的周向肋数为50～70个。

3、根据权利要求1所述的传热管，其特征在于：所说的凹槽[3]的长度为0.3mm～0.6mm。

4、根据权利要求1所述的传热管，其特征在于：子肋[4]与螺旋母肋[1]之间夹角θ为0～10度。

5、根据权利要求1所述的传热管，其特征在于：所说的螺旋母肋[1]的肋顶角α为30～40度。