CN203848556U - 一种蒸发器用的高效热交换管 - Google Patents

Abstract

一种蒸发器用的高效热交换管，属于空调、制冷系统中的蒸发热交换管技术领域。包括管体以及外翅片，在外翅片的顶部构成有凹槽，两相邻凹槽之间的区域构成为翅台，特点：在外翅片的一侧或两侧以间隔状态构成有半凹槽，在半凹槽朝向相邻外翅片的一侧的壁体上构成阻液凹槽，在半凹槽的底部构成汽泡体积控制凸台，凹槽包括翅顶凹道及翅顶辅助凹道。增大管外蒸发换热表面的面积和核态沸腾的孔穴数量，使蒸汽形成的汽泡迅速长大并且迅速溢出；可强化传热并阻隔液体的流动，提高对流体的扰动，破坏流体表面张力，使工质液体液膜有效扩展，加速蒸发以提高蒸发换热效果；能与相邻外翅片形成倒凹形状，控制汽泡的体积，进一步增进管外换热性能。

Description

一种蒸发器用的高效热交换管

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热交换管，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，并且在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。

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，例如中国专利授权公告号2257376Y和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；中国专利授权公告号1090750C和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；中国专利申请公开号CN1100517A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；中国专利申请公开号CN1731066A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，但当其用在降膜蒸发器时，强化传热作用并不能达到令人满意的效果。

为了在降膜蒸发时有利于破坏流体的表面张力并增进换热管外表面液膜的扩展，改善降膜蒸发传热过程，发明专利授权公告号CN100365369C推荐有“蒸发器热交换管”，该专利方案的特点是在外壁的外翅片上形成复式空穴结构，以增进沸腾换热系数和强化沸腾换热效果，具体可参见该专利的说明书第3页第1段和第4页第4段。授权公告号CN101776412B提供有“蒸发传热管”，该专利方案将位于管体1的外壁上的外翅片设计为由主翅和位于主翅顶部两侧的一对副翅构成，并且将相邻外翅片之间形成小于3㎜的狭缝，也就是说将外翅片的横截面形状设计为“↑”的形状，该专利方案形成的是单一空穴结构，具体可参见该专利的说明书第0007至0020段。发明专利申请公布号CN102305569A介绍有“一种蒸发器用的热交换管”，该专利申请方案是在外翅片的根部的至少一侧间隔构成有用截留残余蒸汽并且为小尺度空穴结构的凹槽。

上面提及的CN100365369C、CN101776412B和CN102305569A对于增大管外蒸发换热面积而藉以增加汽化核心以利由蒸汽形成的汽泡迅速增长并迅速溢出具有良好的积极意义，但是对于流体扰动以破坏流体表面张力有所偏废，因而对于增进管外表面液膜的有效扩展以强化降膜蒸发过程亟需探索，为此本申请人作了积极而有益的设计，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既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、又有利于改善传热效果而藉以强化蒸发换热过程、还有益于提高流体的扰动以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热交换管。

本实用新型的任务是这样来完成的，一种蒸发器用的高效热交换管，包括管体以及由管体上的材料沿着管体的半径方向延伸并且在管体的外表面绕管体呈螺旋状态延伸而成的与管体构成为一体的外翅片，在外翅片的顶部以间隔状态构成有凹槽，两相邻凹槽之间的区域构成为翅台，特征在于：在所述外翅片的一侧或两侧以间隔状态构成有用于强化传热的半凹槽，在该半凹槽朝向相邻外翅片的一侧的壁体上构成有阻液凹槽，并且在半凹槽的高度方向的底部构成有突出于外翅片的侧表面的用于控制汽泡体积的汽泡体积控制凸台，其中：所述凹槽包括翅顶凹道以及与翅顶凹道相通的翅顶辅助凹道。

在本实用新型的一个具体的实施例中，所述的外翅片的高度为0.5-1.5㎜并且与所述管体的中心轴线之间构成有一夹角α。

在本实用新型的另一个具体的实施例中，所述α角的角度为45°～135°。

在本实用新型的又一个具体的实施例中，所述翅顶凹道之间的间距为0.3-1.5㎜，并且翅顶凹道的深度大于所述翅顶辅助凹道的深度。

在本实用新型的再一个具体的实施例中，在所述管体的内壁上构成有内翅片，该内翅片的高度为0.1-0.5㎜,螺旋角度为18°-60°。

在本实用新型的还有一个具体的实施例中，所述翅顶凹道的深度为0.2-0.4㎜，宽度为0.2-1㎜；所述翅顶辅助凹道的深度为0.05-0.25㎜，宽度为0.05-0.5㎜。

在本实用新型的更而一个具体的实施例中，所述的翅顶凹道以及翅顶辅助凹道彼此形成垂直关系或彼此形成∧字形的关系。

在本实用新型的进而一个具体的实施例中，所述半凹槽的间隔距离为0.3-1.5㎜。

在本实用新型的又更而一个具体的实施例中，所述半凹槽的深度为0.03-0.05㎜，而宽度为0.2-1㎜。

在本实用新型的又进而一个具体的实施例中，所述阻液凹槽的深度为0.01-0.02㎜，宽度为0.01-0.1㎜；所述汽泡体积控制凸台突出所述外翅片的侧表面的程度为0.05-0.2㎜。

本实用新型提供的技术方案，由于在外翅片的顶部设计了由翅顶凹道以及翅顶辅助凹道共同构成的凹槽，因而可以显著增大管外蒸发换热表面的面积和核态沸腾的孔穴数量而藉以增加汽化核心，使蒸汽形成的汽泡迅速长大并且迅速溢出；由于在外翅片的一侧或两侧的壁体上设计有半凹槽进而在半凹槽内设计有阻液凹槽，因而可强化传热并阻隔液体的流动，提高对流体的扰动，破坏流体表面张力，使工质液体液膜有效扩展，加速蒸发以提高蒸发换热效果；由于设计有汽泡体积控制凸台，因而能与相邻外翅片形成倒凹形状，控制汽泡的体积，在相同热流密度的条件下有利于形成连续的汽泡柱，进一步增进管外换热性能。

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的剖视图。

具体实施方式

实施例1：

请参见图1至图3，给出了一管体1以及由管体1上的材料沿着管体1的半径方向延伸并且在管体1的外表面绕管体1呈螺旋状态延伸而成的与管体1构成为一体的外翅片2，在外翅片2的顶部以间隔状态构成有凹槽21，两相邻凹槽21之间的区域构成为翅台22。

作为本实用新型提供的技术方案的技术要点：在前述外翅片2的一侧以间隔状态构成有用于强化传热的半凹槽23，在该半凹槽23朝向相邻外翅片2的一侧的壁体上构成有阻液凹槽231，并且在半凹槽23的高度方向的底部构成有突出（即凸出）于外翅片2的侧表面的用于控制汽泡体积的汽泡体积控制凸台232。

前述的凹槽21包括翅顶凹道211以及与翅顶凹道211 相通的翅顶辅助凹道212。

由图3所示，前述外翅片2与管体1的中心线之间构成有一夹角α。在本实施例中，夹角α的角度为45°。在本实施例中，外翅片2的高度为1㎜。

前述翅顶凹道211的间距即两相邻的翅顶凹道211之间的间隔距离为1㎜，而翅顶辅助凹道212的深度为0.25㎜，翅顶辅助凹道212的宽度为0.3㎜。

由图1和图3所示，在管体1的内壁上构成有内翅片11，该内翅片11的高度为0.5㎜，螺旋角度为18°。前述翅顶凹道211的深度为0.4㎜，宽度为1㎜。前述半凹槽23的间隔距离为1㎜，深度为0.04㎜，而宽度为0.8㎜。前述阻液凹槽231的深度为0.02㎜，宽度为0.1㎜。前述汽泡体积控制凸台232突出（凸出）外翅片2的侧表面的程度为0.2㎜。

上面提及的翅顶凹道211以及翅顶辅助凹道212彼此形成垂直关系。

实施例2：

在前述外翅片2的两侧均以间隔状态构成有半凹槽23。将外翅片2与管体1的中心线之间构成的夹角α的角度改为135°，将外翅片2的高度改为0.5㎜。将翅顶凹道211的间距改为1.5㎜，将翅顶辅助凹道212的深度改为0.05㎜，翅顶辅助凹道212的宽度改为0.05㎜。将内翅片11的高度改为0.25㎜，螺旋角度改为60°。将翅顶凹道211的深度改为0.2㎜，宽度改为0.3㎜。将半凹槽23的间隔距离改为0.3㎜，深度改为0.05㎜，而宽度改为0.2㎜。将阻液凹槽231的深度改为0.015㎜，宽度改为0.05㎜。将汽泡体积控制凸台232突出外翅片2的侧表面的程度改为0.05㎜。将翅顶凹道211以及翅顶辅助凹道212彼此形成∧字形的关系。其余均同对实施例1的描述。

实施例3：

在前述外翅片2的一侧以间隔状态构成有半凹槽23。将外翅片2与管体1的中心线之间构成的夹角α的角度改为90°，将外翅片2的高度改为1.5㎜。将翅顶凹道211的间距改为0.3㎜，将翅顶辅助凹道212的深度改为0.15㎜，翅顶辅助凹道212的宽度改为0.3㎜。将内翅片11的高度改为0.1㎜，螺旋角度改为50°。将翅顶凹道211的深度改为0.3㎜，宽度改为0.6㎜。将半凹槽23的间隔距离改为1.5㎜，深度改为0.03㎜，而宽度改为1㎜。将阻液凹槽231的深度改为0.01㎜，宽度改为0.01㎜。将汽泡体积控制凸台232突出外翅片2的侧表面的程度改为0.12㎜。其余均同对实施例1的描述。

Claims (10)

1.一种蒸发器用的高效热交换管，包括管体(1)以及由管体(1)上的材料沿着管体(1)的半径方向延伸并且在管体(1)的外表面绕管体(1)呈螺旋状态延伸而成的与管体(1)构成为一体的外翅片(2)，在外翅片(2)的顶部以间隔状态构成有凹槽(21)，两相邻凹槽(21)之间的区域构成为翅台(22)，其特征在于：在所述外翅片(2)的一侧或两侧以间隔状态构成有用于强化传热的半凹槽(23)，在该半凹槽(23)朝向相邻外翅片(2)的一侧的壁体上构成有阻液凹槽(231)，并且在半凹槽(23)的高度方向的底部构成有突出于外翅片(2)的侧表面的用于控制汽泡体积的汽泡体积控制凸台(232)，其中：所述凹槽(21)包括翅顶凹道(211)以及与翅顶凹道(211)相通的翅顶辅助凹道(212)。

2.根据权利要求1所述的一种蒸发器用的高效热交换管，其特征在于所述的外翅片(2)的高度为0.5-1.5㎜并且与所述管体(1)的中心轴线之间构成有一夹角α。

3.根据权利要求2所述的一种蒸发器用的高效热交换管，其特征在于所述α角的角度为45°～135°。

4.根据权利要求1所述的一种蒸发器用的高效热交换管，其特征在于所述翅顶凹道(211)之间的间距为0.3-1.5㎜，并且翅顶凹道(211)的深度大于所述翅顶辅助凹道(212)的深度。

5.根据权利要求1所述的一种蒸发器用的高效热交换管，其特征在于在所述管体(1)的内壁上构成有内翅片(11)，该内翅片(11)的高度为0.1-0.5㎜,螺旋角度为18°-60°。

6.根据权利要求1或4所述的一种蒸发器用的高效热交换管，其特征在于所述翅顶凹道(211)的深度为0.2-0.4㎜，宽度为0.2-1㎜；所述翅顶辅助凹道(212)的深度为0.05-0.25㎜，宽度为0.05-0.5㎜。

7.根据权利要求1或4所述的一种蒸发器用的高效热交换管，其特征在于所述的翅顶凹道(211)以及翅顶辅助凹道(212)彼此形成垂直关系或彼此形成∧字形的关系。

8.根据权利要求1所述的一种蒸发器用的高效热交换管，其特征在于所述半凹槽(23)的间隔距离为0.3-1.5㎜。

9.根据权利要求1或8所述的一种蒸发器用的高效热交换管，其特征在于所述半凹槽(23)的深度为0.03-0.05㎜，而宽度为0.2-1㎜。

10.根据权利要求1所述的一种蒸发器用的高效热交换管，其特征在于所述阻液凹槽(231)的深度为0.01-0.02㎜，宽度为0.01-0.1㎜；所述汽泡体积控制凸台(232)突出所述外翅片(2)的侧表面的程度为0.05-0.2㎜。