CN1982828A - 一种电制冷满液式机组用铜冷凝换热管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电制冷满液式机组用铜冷凝换热管,包括光杆部、设置有翅片的翅片部、连接光杆部与翅片部的过渡部,所述翅片分为接近传热管表面的翅片底部与远离传热管表面的翅片顶部,所述翅片上还设有位于翅片中部位置的二次翅片、位于翅片顶部的三次翅片,轴向相邻的二次翅片、三次翅片之间分别具有一定轴向间隔。本发明通过设置二次、三次翅片使换热管的换热面积进一步加大,冷凝液膜经过二次翅片与三次翅片的减薄,达到消除冷凝液膜的程度,从而使蒸汽的凝结传热过程更趋于理想过程,并疏导冷凝液膜从换热管表面流脱,减小了凝结传热的热阻,改善和提高了凝结传热性能、优化了冷凝器性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种冷凝换热管,尤其涉及一种用于电制冷满液式机组中的铜冷凝换热管。
背景技术
近年来,制冷、空调技术的迅速发展,推动了两器制造技术的不断更新。高效化、小型化、轻量化及新冷媒的代替仍是两器发展的主要方向,围绕两器用的换热管的设计及其技术应用,也在不断的更新、发展。现有各种换热管的大批量制造和使用,使得两器的性能有了大幅度提高,但都换热管存在一个共同的问题:在制冷剂膜状凝结时,冷凝液膜的存在构成了凝结传热的热阻,因而造成了温差损失而降低制冷效率。目前最常用的解决的方法是在换热管上套装翅片或者直接加工上翅片,套装的翅片与换热管的结合容易使得结合处产生热阻,不利于换热管传热效率的提高;一般现有的加工到换热管上的翅片均比较低,不利于在换热管上形成较大的换热面积,为增加换热面积,也有将翅片一大块区域地压下形成伸出翅片的凸台,但是这样形成换热管仅是将翅片的侧面积改变成为垂直于翅片的顶面积,其实际增大的换热面积并不显著,而且凸台不能减薄或者消除冷凝液膜、也不利于疏导冷凝液膜自传热管表面流脱,因此不能真正做到改善和提高冷凝传热管的传热性能和冷凝器的性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种热交换效率高的换热管。
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:本发明电制冷满液式机组用铜冷凝换热管,包括光杆部、设置有翅片的翅片部、连接光杆部与翅片部的过渡部,所述翅片分为接近传热管表面的翅片底部与远离传热管表面的翅片顶部,所述翅片上还设有二次翅片,轴向相邻的二次翅片之间具有一定轴向间隔,二次翅片距离翅片顶部的顶表面距离为翅片翅高的1/3-2/3。
优选的,所述翅片上还设置有自顶表面向下压设成形的三次翅片,轴向相邻的三次翅片间具有一定轴向间隔。
优选的,所述三次翅片在径向方向上位于二次翅片的正上方。
优选的,所述三次翅片与二次翅片在轴向上是相互间隔的。
优选的,三次翅片的截面为垂直于翅片的直角三角形,的顶表面与翅片顶部形成三次翅槽,所述三次翅槽的深度范围为0.15-0.45mm,三次翅片的宽度范围为0.15-0.35mm。
优选的,所述二次翅片的截面为垂直于翅片的直角三角形,二次翅片上表面与翅片顶表面之间距离范围为0.3-0.7mm,二次翅片的翅宽范围为0.15-0.35mm。
优选的,二次翅片的翅宽与两相邻二次翅片之间的轴向距离相同。
优选的,所述换热管内表面设置有内齿,所述内齿的形状为齿顶与齿底圆滑过渡的类三角形。
优选的,所述内齿的齿轮高范围是0.2-0.4mm,齿顶角范围为30°-60°,内齿的螺旋角范围是30°-60°。
优选的,所述翅片为单螺旋翅片,其螺旋角的范围是0.3°-1.5°。
与现有技术相比,本发明具有如下优点:本发明的冷凝换热管提高了换热管内、外表面的换热系数,使管内与管外换热效率达到优化组合,提高了整体的换热效率。主要原因如下:1)本发明冷凝换热管的外表面的翅片上分别形成有二次翅片、三次翅片,所述二次翅片、三次翅片在翅片的基础上使换热管的换热面积更进一步加大,同时又使冷凝液膜经过二次翅片与三次翅片的减薄,基本可以达到消除冷凝液膜的程度,从而使蒸汽的凝结传热过程更趋于理想过程,并疏导冷凝液膜从换热管表面流脱,减小了凝结传热的热阻,降低了温差的损失,最终改善和提高了凝结传热性能、优化了冷凝器性能;管内表面设置内齿的类三角形形状与内齿的适当数目,不仅增大了换热管的内表面换热面积,而且还造成管内冷媒的紊流二次流,使管内换热效率增加。
附图说明
图1是本发明冷凝换热管的剖面示意图。
图2是图1中B部分的放大图。
图3是本发明冷凝换热管第一实施方式的局部立体示意图。
图4是本发明冷凝换热管第二实施方式的局部立体示意图。
组件符号说明
100:换热管 1:光杆部 3:翅片部
31:翅片 311:翅片根部 312:翅片顶部
32:二次翅片 33:三次翅片 331:三次翅槽
35:内齿 5:过渡部 D:光杆部外径
T:光杆部壁厚 Df:翅片部外径 Tf:翅片部底壁厚
H1:翅高 L1:翅宽 β1:外螺旋角
FPI:翅片条数 Cd:二次翅槽深 L2:二次翅宽
H2:二次翅压下深度 H3:三次翅槽深 L3:三次翅宽
Rh:齿高 β2:内齿螺旋角 γ:齿顶角
具体实施方式
下面结合附图对本发明优选实施例作详细描述。本发明为基于为电制冷冷凝器提供更为高效的换热管的目的、对满液式换热管换热机理、成型工装及成型工艺研究之后,开发出的适用于电制冷冷凝器用的规格为12-26mm的满液式机组用冷凝换热管100。
请参照图1、图2所示,本发明冷凝换热管100是经过在一内部的螺纹芯头和三组制翅片刀片组在管壁上进行滚轧加工制成,包括光杆部1、翅片部3、连接光杆部1与翅片部3的过渡部5。所述光杆部1为未进行加工的原管,光杆部1的直径D的范围是12-26mm,光杆部壁厚T的范围是0.5-0.9mm,所述过渡部5为具有不完整翅片31的部分。优选的,本发明冷凝热交换管100由铜材料制成。
所述翅片部3的外表面设置有翅片31,翅片31为连续设置于冷凝换热管100外表面上的单螺旋翅片,螺旋角β1范围为0.3°-1.5°,所述翅片31包括翅片底部311与翅片顶部312,所述翅片底部311的截面为与管外表面圆滑过渡的矩形,所述翅片顶部312的截面约为下宽上窄的梯形(优选的为等腰梯形)。翅片部3的底壁厚Tf范围是0.5-0.9mm,所述翅片31的高H1的范围为0.7-1.2mm,翅宽L1范围为0.1 5-0.35mm,翅片条数FPI范围为30~70个/英寸。所述翅片31有利于使冷凝换热管的换的热面积加大、降低冷凝液膜高度、表面张力发生改变,冷凝液膜变薄、热阻减小、换热管100的外表面换热系数增大。
请同时参照图3所示,所述翅片31的径向约中间位置处设置有二次翅片32,所述二次翅片32为利用刀具自翅片31翅片顶部311偏下位置径向向下压设而成,每两个二次翅片32之间在热交换管100的轴向方向上均间隔一定距离。二次翅片32的压下深度H2的范围为0.15-0.4mm,所述二次翅片32的截面为直角三角形,该三角形的一较长的直角边垂直于翅片31,所述二次翅片32翅槽深Cd(即翅片31顶表面距离二次翅片32上表面的距离)为翅片31的翅高H1的1/3-1/2,优选的,翅槽深Cd范围为0.3-0.7mm,翅槽宽度L2范围为0.15-0.35mm。
所述翅片31上还设置有三次翅片33,所述三次翅片33为利用刀具自翅片31的顶表面径向向下压设而成,所述三次翅片33在热交换管100轴线方向上间隔设置于相邻两个二次翅片32之间,即二次翅片32与三次翅片33的排列方式为交错式,即二次翅片32与三次翅片33不在同一条垂直线上。所述三次翅片33顶部上表面与相邻两个翅片31之间形成三次翅槽331,所述三次翅槽331的翅槽深H3范围为0.15-0.45mm,三次翅宽L3范围为0.15-0.35mm,三次翅片33形状与二次翅片32形状相似,同样为直角三角形,所述长的直角边垂直于翅片31。
所述冷凝热交换管100的内表面还设置有内齿35,所述内齿35具有类三角形状,且内齿35的齿顶与齿底均是圆滑过渡的。所述内齿35螺旋设置于热交换管100的内表面,内齿条数范围为30-60个/英寸,内齿35的齿高Rh范围为0.20~0.40mm,内齿35的螺旋角β范围为30°-60°,内齿35的齿顶角γ范围为30°-60°。
本发明冷凝热交换管100的翅片31、二次翅片32、三次翅片33有效地增大了热交换管100的外表面传热面积,而且二次翅片32、三次翅片33的尖顶结构更有利于减薄或消除冷凝液膜、使得冷凝蒸汽更利于凝结、疏导冷凝液膜自热交换管100表面流开、减小凝结传热的热阻、降低温差损失的条件,使蒸汽的凝结传热过程更趋于合理,从而达到改善和提高凝结传热性能、优化冷凝器的性能。所述内齿35采用类三角形的形状,因此增大了冷凝换热管100的内表面换热面积,而且使冷凝换热管100内的冷媒发生紊流二次流,从而使管内换热效率增加。
请参照图4所示的另一种实施方式,本实施例中冷凝热交换管100与图3所示实施方式不同之处仅在于二次翅片32、三次翅片33的排列方式不同。在本实施方式中,所述二翅片32在翅片31上间隔设置完毕之后,在位于二次翅片32的翅片顶部312上向下压设形成三次翅片33,所述三次翅片33在径向上位于二次翅片32的正上方,即三次翅片33与二次翅片32的排列方式为并列式,也就是说三次翅片33与二次翅片32在同一条垂直线上。所述二次翅片32的压下深度H2的范围同样为0.15-0.4mm,截面形状为直角三角形,该三角形一长直角边垂直于翅片31,所述二次翅片32翅槽深Cd为翅片31的翅高H1的1/3-2/3,优选的,翅槽深Cd范围为0.3-0.7mm,翅槽宽度L2范围为0.15-0.35mm。所述三次翅片33顶部上表面与相邻两个翅片31之间形成三次翅槽331,所述三次翅槽331的翅槽深H3范围为0.15-0.45mm,三次翅宽L3范围为0.15-0.35mm,三次翅片33形状为直角三角形,所述直角边中的一条垂直于翅片31。优选的,所述两轴向相邻二次翅片32的相同边之间的轴向距离L是轴向相邻二次翅片32的相对边之间轴向距离(即轴向相邻二次翅片的轴向间距)的二倍,二次翅片32的翅宽L2的距离为L/2。
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,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种电制冷满液式机组用铜冷凝换热管,包括光杆部、设置有翅片的翅片部、连接光杆部与翅片部的过渡部,所述翅片分为接近传热管表面的翅片底部与远离传热管表面的翅片顶部,其特征在于:所述翅片上还设有二次翅片,轴向相邻的二次翅片之间具有一定轴向间隔,二次翅片距离翅片顶部的顶表面距离为翅片翅高的1/3-2/3。
2.如权利要求1所述的电制冷满液式机组用铜冷凝换热管,其特征在于:所述翅片上还设置有自顶表面向下压设成形的三次翅片,轴向相邻的三次翅片间具有一定轴向间隔。
3.如权利要求2所述的电制冷满液式机组用铜冷凝换热管,其特征在于:所述三次翅片在径向方向上位于二次翅片的正上方。
4.如权利要求2所述的电制冷满液式机组用铜冷凝换热管,其特征在于:所述三次翅片与二次翅片在轴向上是相互间隔的。
5.如权利要求2所述的电制冷满液式机组用铜冷凝换热管,其特征在于:三次翅片的截面为垂直于翅片的直角三角形,的顶表面与翅片顶部形成三次翅槽,所述三次翅槽的深度范围为0.15-0.45mm,三次翅片的宽度范围为0.15-0.35mm。
6.如权利要求1所述的电制冷满液式机组用铜冷凝换热管,其特征在于:所述二次翅片的截面为垂直于翅片的直角三角形,二次翅片上表面与翅片顶表面之间距离范围为0.3-0.7mm,二次翅片的翅宽范围为0.15-0.35mm。
7.如权利要求6所述的电制冷满液式机组用铜冷凝换热管,其特征在于:二次翅片的翅宽与两相邻二次翅片之间的轴向距离相同。
8.如权利要求1所述的电制冷满液式机组用铜冷凝换热管,其特征在于:所述换热管内表面设置有内齿,所述内齿的形状为齿顶与齿底圆滑过渡的类三角形。
9.如权利要求8所述的电制冷满液式机组用铜冷凝换热管,其特征在于:所述内齿的齿轮高范围是0.2-0.4mm,齿顶角范围为30°-60°,内齿的螺旋角范围是30°-60°。
10.如权利要求1-9中任一项所述的电制冷满液式机组用铜冷凝换热管,其特征在于:所述翅片为单螺旋翅片,其螺旋角的范围是0.3°-15°。
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