CN203687733U - 蒸发器用的高效换热管 - Google Patents
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Abstract
一种蒸发器用的高效换热管，属于空调、制冷系统中的蒸发热交换管技术领域。包括管体以及由管体上的材料沿管体的半径方向延展并且在管体的外表面绕管体呈螺旋状态延伸而形成的与管体构成为一体的螺旋翅片，其中：相邻螺旋翅片之间的空间构成为翅片凹槽，特征在于：还包括沿着管体的圆周方向间隔开设的翅片周向凹槽，藉由翅片凹槽与翅片周向凹槽而使所述的螺旋翅片形成一个个独立的蒸发换热面扩展单元。显著增大管体外的蒸发换热表面，有利于改善传热效果，强化蒸发换热过程，而且有益于破坏流体表面张力而使管外表面液膜有效扩展，达到强化降膜蒸发传热过程的目的；构成于翅片周向凹槽内的强化传热孔可以进一步地体现优异的强化传热作用。
Description
技术领域
本实用新型属于空调、制冷系统中的蒸发热交换管技术领域，具体涉及一种蒸发器用的高效换热管，适用于管外强化蒸发换热而藉以体现节能。
背景技术
已有技术中的蒸发器用的换热管结构是：经机械加工而在管体的外壁上沿着管体的长度方向以螺旋状态构成凸起于管体表面的并且与管体构成为一体的螺旋翅片，并且螺旋翅片上形成齿台，藉由齿台而使两相邻螺旋翅片之间形成沿着管体的圆周方向延伸的倒凹穴。这种换热管结构有助于截留小气泡，使气泡迅速长大并快速溢出，对于增加传热强化沸腾蒸发换热具有积极意义。同时当用于降膜蒸发时，由于可破坏流体表面张力，因而可增进换热管外表面液膜的扩展，改善降膜蒸发传热过程。此种结构的专利公开典型的如CN102305569A（一种蒸发器用的热交换管）、CN101776412B（蒸发传热管）和CN100365369C（蒸发器热交换管），等等。
关于核态沸腾机理的研究表明，液体的沸腾需要有汽化核心的存在。在给定加热表面的过热度的条件下，只有当汽化核心的半径大于气泡生长所需要的最小半径时，气泡才能长大，核态沸腾才能进行，而加热表面上的凹槽和裂缝所形成的空穴最可能成为汽化核心。在沸腾过程中，当气泡长大并脱离空穴之后，由于液体表面张力的作用，这些空穴所截留的部分蒸汽很难被流入的液体彻底逐出，就成为新的汽化核心，长出新的气泡，使得沸腾过程不断持续。由此可知，强化核态沸腾换热的关键在于在加热表面形成众多的汽化核心。因此，始于20世纪70年代的强化沸腾传热表面的许多开发工作都是围绕着在加热表面形成多孔结构展开的，而且在众多的文献中可以见诸，例如中国专利95246323.7（授权公告号2257376Y）和中国专利03207498.0（授权公告号2662187Y）公开的蒸发器用热交换管，其外表面为顶部压成T形的螺旋翅片，以构成沟槽结构；中国专利95118177.7（授权公告号1090750C）和中国专利02263461.4（授权公告号2557913Y）公开的热交换管，其外表面设有具有沿圆周方向均布着斜齿的螺旋翅片，通过对翅片施压使翅片齿顶向两侧延展而构成空穴结构；中国专利CN1100517A（申请号94116309.1）公开的热交换管，其外表面的翅片被压向一边倾倒，通过在翅片肩部再压凹槽而构成空穴结构；中国专利02264793.7（授权公告号2572324Y）公开的蒸发器用热交换管，其外表面采用机械加工方法形成具有锯齿结构的螺旋翅片，并在锯齿顶部压出斜槽，借以构成空穴结构；中国专利申请公开说明书CN1731066A（申请号200510041468.6）公开的热交换管，其外表面采用机械加工方法形成翅片和横刺，形成复式空穴结构。上述文献对热交换管的外壁表面即习惯所称的外翅片的结构的共同特点是具有开口略小的沟槽结构或空穴结构，以构造出形成汽化核心的场所，从而达到强化沸腾换热的效果。
然而，上述专利和专利申请方案由于仅在外翅片上加工凹槽及形成齿台结构，这种结构在满液蒸发时具有显著强化传热作用，但用在降膜蒸发器时，强化传热作用并不能达到令人满意的效果。因此有必要加以探索与改进，为此，本申请人作了有益的设计，终于形成了下面将要介绍的技术方案。
发明内容
本实用新型的任务在于提供一种有助于显著增大管外蒸发换热表面而藉以增加汽化核心以利由蒸汽形成的汽泡迅速长大并迅速溢出、有利于改善传热效果而藉以强化蒸发换热过程和有益于破坏流体表面张力而藉以使管外表面液膜有效扩展而强化降膜蒸发传热过程的蒸发器用的高效换热管。
本实用新型的任务是这样来完成的，一种蒸发器用的高效换热管，包括管体以及由管体上的材料沿管体的半径方向延展并且在管体的外表面绕管体呈螺旋状态延伸而形成的与管体构成为一体的螺旋翅片，其中：相邻螺旋翅片之间的空间构成为翅片凹槽，特征在于：还包括沿着管体的圆周方向间隔开设的翅片周向凹槽，藉由翅片凹槽与翅片周向凹槽而使所述的螺旋翅片形成一个个独立的蒸发换热面扩展单元。
在本实用新型的一个具体的实施例中，所述的蒸发换热面扩展单元包括柱体和棱台体，棱台体构成于柱体的上部。
在本实用新型的另一个具体的实施例中，所述柱体为四边形柱体，所述棱台体为四棱台体。
在本实用新型的又一个具体的实施例中，所述四棱台体的高度为0.1-0.4㎜。
在本实用新型的再一个具体的实施例中，所述螺旋翅片的高度为0.5-1.5㎜，所述翅片周向凹槽的深度为0.1-0.5㎜。
在本实用新型的还有一个具体的实施例中，在所述翅片周向凹槽的槽底壁上以间隔状态开设有凹陷于槽底壁的表面的强化传热孔。
在本实用新型的更而一个具体的实施例中，所述的强化传热孔的深度为0.01-0.1㎜。
在本实用新型的进而一个具体的实施例中，所述强化传热孔的孔口的直径与孔底的直径是不同的。
在本实用新型的又更而一个具体的实施例中，所述强化传热孔的孔口的直径比孔底的直径小。
在本实用新型的又进而一个具体的实施例中，所述强化传热孔的孔口的直径为0.05-0.1㎜，而所述孔底的直径为0.15-0.4㎜。
本实用新型提供的技术方案由于沿着管体的圆周方向开设了翅片周向凹槽，从而由翅片凹槽与翅片周向凹槽的配合而使螺旋翅片构成一个个独立的蒸发换热面扩展单元，因而可显著增大管体外的蒸发换热表面，增加汽化核心，使由蒸汽形成的汽泡迅速长大并迅速溢出，不仅有利于改善传热效果，强化蒸发换热过程，而且有益于破坏流体表面张力而使管外表面液膜有效扩展，达到强化降膜蒸发传热过程的目的；构成于翅片周向凹槽内的强化传热孔可以进一步地体现优异的强化传热作用。
附图说明
图1为本实用新型的实施例结构图。
图2为图1的A部放大图。
图3为图1的半剖示意图。
具体实施方式
为了使专利局的审查员尤其是公众能够更加清楚地理解本实用新型的技术实质和有益效果，申请人将在下面以实施例的方式作详细说明，但是对实施例的描述均不是对本实用新型方案的限制，任何依据本实用新型构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应视为本实用新型的技术方案范畴。
实施例1：
请参见图1至图3，给出了管体1、由管体1上的材料沿着管体1的半径方向延展并且在管体1的外表面绕管体1呈螺旋状态延伸（自管体1的长度方向的一端以螺旋状态延伸至另一端）而形成的与管体1构成为一体的螺旋翅片2，其中：相邻螺旋翅片2之间的空间构成为翅片凹槽3，该翅片凹槽3也可称为翅片间隔凹槽。在管体1的内壁上构成有内翅片5，内翅片5与管体1的轴向中心线之间形成有15-60°的螺旋角（本实施例的螺旋角度为43°）。
作为本实用新型提供的技术方案的技术要点： 还包括有沿着管体1的圆周方向间隔开设的翅片周向凹槽4，藉由前述的翅片凹槽3与翅片周向凹槽4的配合而使前述的螺旋翅片2形成一个个分隔的即独立的蒸发换热面扩展单元21。
由图所示，翅片周向凹槽4是与翅片凹槽3交错的，前述的蒸发换热面扩展单元21既与翅片凹槽3相通又与翅片周向凹槽4相通，也就是说蒸发换热面扩展单元21位于翅片凹槽3以及翅片周向凹槽4形成的区域内，在本实施例中，翅片周向凹槽4的深度为0.25㎜。
上面提及的蒸发换热面扩展单元21由柱体211和棱台体212构成，棱台体212位于即形成于柱体211的上部。
由图所示，前述的柱体211为四边形柱体，而前述的棱台体212为四棱台体。
在本实施例中，前述的螺旋翅片2的高度为1㎜，前述的棱台体212即四棱台体的高度为0.2㎜。
请重点见图2，在前述的翅片周向凹槽4的槽底壁上并且围绕翅片周向凹槽4的圆周方向以间隔状态开设有凹陷于即凹入于槽底壁的表面的强化传热孔41。由于降膜蒸发属于膜态沸腾和局部核态沸腾机理，因而强化传热孔41具有显著增进强化传热的技术效果。
在本实施例中，前述的强化传热孔41的深度为0.1㎜，由于该强化传热孔41孔口的直径设计为与孔底的直径不同，更确切地讲，孔口的直径比孔底的直径小，如此结构可更进一步地体现良好的强化传热效果，这是本申请人经过了反复的实验而得到的。在本实施例中，前述孔口的直径为0.1㎜，孔底的直径为0.4㎜。
实施例2：
仅将螺旋翅片2的高度改为1.5㎜ ，棱台体212的高度改为0.4㎜，将强化传热孔41的深度改为0.06㎜，将翅片周向凹槽4的深度改为0.5㎜，将强化传热孔41的孔口的直径和孔底的直径分别改为0.05㎜和0.15㎜，其余均同对实施例1的描述。
实施例3：
仅将螺旋翅片2的高度改为0.5㎜ ，棱台体212的高度改为0.1㎜，将强化传热孔41的深度改为0.02㎜，将翅片周向凹槽4的深度改为0.1㎜，将强化传热孔41的孔口的直径和孔底的直径分别改为0.07㎜和0.27㎜，其余均同对实施例1的描述。
由前述实施例1至3可知，强化传热孔41的纵截面形状均呈上小下大的梯形。
综上所述，本实用新型提供的技术方案弥补了已有技术中的欠缺，完成了发明任务，兑现了申请人在上面的技术效果栏中所裁述的技术效果，不失为是一个极致的技术方案。
Claims (10)
1.一种蒸发器用的高效换热管，包括管体(1)以及由管体(1)上的材料沿管体(1)的半径方向延展并且在管体(1)的外表面绕管体(1)呈螺旋状态延伸而形成的与管体(1)构成为一体的螺旋翅片(2)，其中：相邻螺旋翅片(2)之间的空间构成为翅片凹槽(3)，其特征在于：还包括沿着管体(1)的圆周方向间隔开设的翅片周向凹槽(4)，藉由翅片凹槽(3)与翅片周向凹槽(4)而使所述的螺旋翅片(2)形成一个个独立的蒸发换热面扩展单元(21)。
2.根据权利要求1所述的蒸发器用的高效换热管，其特征在于所述的蒸发换热面扩展单元(21)包括柱体(211)和棱台体(212)，棱台体(212)构成于柱体(211)的上部。
3.根据权利要求2所述的蒸发器用的高效换热管，其特征在于所述柱体(211)为四边形柱体，所述棱台体(212)为四棱台体。
4.根据权利要求3所述的蒸发器用的高效换热管，其特征在于所述四棱台体的高度为0.1-0.4㎜。
5.根据权利要求1所述的蒸发器用的高效换热管，其特征在于所述螺旋翅片(2)的高度为0.5-1.5㎜，所述翅片周向凹槽(4)的深度为0.1-0.5㎜。
6.根据权利要求1或5所述的蒸发器用的高效换热管，其特征在于在所述翅片周向凹槽(4)的槽底壁上以间隔状态开设有凹陷于槽底壁的表面的强化传热孔(41)。
7.根据权利要求6所述的蒸发器用的高效换热管，其特征在于所述的强化传热孔(41)的深度为0.01-0.1㎜。
8.根据权利要求7所述的蒸发器用的高效换热管，其特征在于所述强化传热孔(41)的孔口的直径与孔底的直径是不同的。
9.根据权利要求8所述的蒸发器用的高效换热管，其特征在于所述强化传热孔(41)的孔口的直径比孔底的直径小。
10.根据权利要求9所述的蒸发器用的高效换热管，其特征在于所述强化传热孔的孔口的直径为0.05-0.1㎜，而所述孔底的直径为0.15-0.4㎜。
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