CN101556124B - 一种传热管 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种传热管，特别是涉及制冷设备和空调设备用的一种传热管。所述传热管包括设置于外表面的多条相互平行的翅片，所述翅片包括第一翅片和第二翅片，所述第一翅片与传热管外表面连接，远离传热管端窄于近传热管端，横截面为上窄下宽形状；所述第一翅片的一侧设置有第二翅片，所述第二翅片在第一翅片的螺旋方向上间隔设置。本发明传热管的第一翅片和第二翅片，有效增大了传热管外表面的传热面积的同时，较好地减薄或者消除冷凝液膜，有效地疏导冷凝液膜迅速流脱传热管表面，且易于加工；本发明传热管内表面设置的第一层内齿和第二层内齿在增大传热管内表面换热面积的同时，强化扰流，减少或降低冷媒的层流效应，增强传热管的换热效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种传热元件，特别是涉及制冷设备和空调设备用的一种传热管。
背景技术
传热管是一种广泛用于空调、制冷行业的蒸发器和冷凝器中的传热元件。近年来，随着制冷、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，围绕两器用的传热管的设计及其技术应用，也在不断的更新、发展。
现有各种传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，但这些传热管都存在着共同的问题，即传热管外表面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，影响了传热管的传热性能。
为了解决上述问题，人们对传热管的换热机理、成型工装及成型工艺进行研究，对传热管的内外表面进行了改进。如中国专利公开号为CN1982828A，公开日为2007年6月20日的专利公开了一种电制冷满液式机组用铜冷凝换热管，所述换热管包括光杆部、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。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。
该方案通过在传热管外表面上设置二次翅片和三次翅片，增大传热管的传热面积，减薄冷凝液膜，从而达到减小凝结传热的热阻，降低温差损失，提高传热性能的目的。然而，这种外翅的二次翅片和三次翅片的复杂设计使得制冷剂的冷凝传热过程也变得更为复杂，进而导致其传热性能的下降；此外，复杂的外翅设计也使传热管的加工难度增大，加工精度不够，不利于大量成批生产。
总之，需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是：如何能够提供一种传热性能好，传热效率高，且易于加工的传热管。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种传热性能好，传热效率高，且易于加工的传热管。
为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种传热管，包括设置于外表面的多条相互平行的翅片，所述翅片包括第一翅片和第二翅片，所述第一翅片与传热管外表面连接，远离传热管端窄于近传热管端，横截面为上窄下宽形状；所述第一翅片的一侧设置有第二翅片，所述第二翅片在第一翅片的螺旋方向上间隔设置；所述第二翅片的翅向与第一翅片的螺旋方向的夹角范围为30-50度。
优选的，所述传热管还包括设置于内表面的多条相互平行的内齿，所述内齿包括第一层内齿和第三层内齿，第一层内齿高于第三层内齿，所述第一层内齿和第二层内齿交叉排列。
优选的，所述第一翅片包括翅片底部和翅片顶部，所述翅片底部的横截面为矩形，所述翅片顶部的横截面为三角形。
优选的，所述第二翅片的横截面为三角形。
优选的，所述第二翅片设置在第一翅片高度的1/3-2/3处。
优选的，所述第一翅片与传热管外表面弧形连接，所述第二翅片与第一翅片弧形连接。
优选的，所述第一层内齿和第二层内齿的横截面均为上窄下宽的梯形。
优选的，所述第一层内齿和第二层内齿弧形连接。
优选的，所述翅片在所述传热管外表面螺旋环绕，螺旋角范围是0.30-0.45度；和/或所述翅片的数量为每英寸40-60个；和/或所述内齿的数量为35-65条。
优选的，所述内齿在所述传热管的内表面螺旋环绕，螺旋角范围是25-40 度。
与现有技术相比，本发明的一个实施例的技术方案具有以下优点：
首先，本发明传热管的外表面设置有第一翅片和第二翅片，有效增大了传热管外表面的传热面积；横截面为上窄下宽形状的第一翅片的尖顶结构可以较好地减薄或者消除冷凝液膜，进而使冷凝蒸气更利于凝结、减小凝结传热热阻、降低温差损失的条件；设置于第一翅片一侧的、与第一翅片成一定角度的第二翅片的结构能有效地疏导冷凝液膜迅速流脱传热管表面。通过第一、第二翅片的这种设计可以使蒸气的凝结传热过程更趋于合理，从而达到改善和提高传热性能的目的。
其次，本发明传热管的高、低内齿交叉排列的设计，在增大传热管内表面换热面积的同时，使得冷媒流体的层流趋于消失，扰流进一步加强，也造成冷媒的紊流二次流更进一步增强，从而增加传热管的换热效率。
然后，本发明传热管的翅形设计易于加工，降低了生产的复杂度，利于大批量生产。
附图说明
图1是本发明的一种传热管的优选实施例的剖面示意图；
图2是图1所示传热管优选实施例的局部立体示意图；
图3是图1中A部分的放大图；
图4是图1所示传热管优选实施例的内齿结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参照图1，示出了本发明的一种传热管的优选实施例的剖面示意图。本实施例的传热管1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2、翅片部3、连接光杆部2和翅片部3的过渡部4。所述光杆部2为未进行加工的原管，其外径D范围为12-26毫米，光杆部2的壁厚T的范围优选为1.1-1.2毫米。所述翅片部3由设置于外表面的多条相互平行的翅片31组成，翅片31的数量为每英寸40-60个。所述过渡部4为具有不完整翅片31的部分。传热管1可以采用铜、铜合金、不锈钢或者低碳钢等导热材料制做，优选的，本实施例的传热管1由铜材料制成。当然，本领域技术人员也可采用其它适合的材料制作传热管1，本发明无须对此作出限制。
参照图2，示出了图1所示传热管1优选实施例的局部立体示意图。所述传热管1的外表面设置有翅片部3，翅片部3由多条相互平行的翅片31组成，所述翅片31为连续设置于传热管1外表面上的单螺旋翅片，螺旋角的范围为0.30-0.45度，包括第一翅片311和第二翅片312。
所述第一翅片311与传热管1的外表面弧形相连，远离传热管1端较近传热管1端窄，横截面为上窄下宽形状。具体的，横截面可以为三角形、类三角形，上窄下宽的梯形，也可以为如本实施例所示形状，还可以为其它类似具有尖顶结构的形状，以利于减薄或消除冷凝液膜。在本实施例中，所述第一翅片311包括翅片顶部311a和翅片底部311b，翅片顶部311a的横截面约为三角形，翅片底部311b的横截面为与传热管1的外表面圆滑过渡的矩形。第一翅片311的翅高H1的范围为0.8-1.0毫米，翅厚t1为0.2-0.3毫米，翅宽t11为0.35-0.45毫米，翅片部3的底壁厚t3为0.6-0.7毫米。两个相邻的第一翅片311间的翅槽宽度U1为0.35-0.45毫米。第一翅片31在有效增大传热管1的外表面传热面积的同时，其尖顶结构可以降低冷凝液膜高度，使冷凝液膜表面张力发生改变，从而更有利于减薄或消除冷凝液膜，使冷凝蒸气更利于凝结、减小凝结传热热阻、降低温差损失的条件。第一翅片311与传热管1的外表面的弧形连接，更有利于冷凝液膜流脱传热管1的表面，增强传热效果。需要说明的是，本领域技术人员也可采用其它横截面为上窄下宽形状的翅片31，如三角形等，与传热管1的外表面圆滑或非圆滑过渡，本发明无须对此作出限制。
请同时参照图3所示，在所述第一翅片311的一侧，在第一翅片311高度的1/3-2/3处，设置有第二翅片312，所述第二翅片312可以利用刀具自第一翅片311的翅片顶部径向向下压设而成，本实施例中第二翅片312的压下深度H2为0.25-0.40毫米。所述第二翅片312的横截面约为三角形，优选的，本实施例中第二翅片312的横截面为直角三角形，该直角三角形的一较长的直角边垂直于第一翅片311，尖端远离第一翅片311，所述第二翅片312与第一翅片311弧形连接。第二翅片312的翅宽t22的范围为0.10-0.25毫米，翅斜角γ2(第二翅片312的翅向与第一翅片311的螺旋方向的夹角)的范围为30-50度，每两个第二翅片312之间在第一翅片311的螺旋方向上均间隔一定距离。所述第二翅片312与第一翅片311另一侧的距离t2为0.10-0.15毫米。在第一翅片311的一侧设置第二翅片312，可以使传热管1的传热面积更进一步加大，同时冷凝液膜经过第一翅片311和第二翅片312的减薄，基本上就可以达到消除冷凝液膜的程度，使蒸气的凝结传热过程更趋于理想过程；此外，第一翅片311与传热管1，以及第二翅片312与第一翅片311的弧形连接设计，可以疏导冷凝液膜快速流脱传热管1的表面，从而减小凝结传热热阻，降低温差损失，达到改善和提高凝结传热性能的目的；并且，第一翅片311和第二翅片312的这种设计与中国专利公开号为CN1982828A，公开日为2007年6月20日的专利对比文件相比，大大减低了加工难度，更易于大批量生产和加工。
所述传热管1的内表面还设置有多条相互平行的内齿，所述内齿包括第一层内齿5和第二层内齿6，第一层内齿5高于第二层内齿6，第一层、第二层内齿交叉排列，在传热管1的内表面与传热管1的轴线方向成25-40度螺旋角β螺旋环绕。参照图4，示出了图1所示传热管1优选实施例的内齿结构示意图。所述第一层内齿5和第二层内齿6的横截面均为上窄下宽的梯形，优选的，本实施例中第一层内齿5和第二层内齿6的横截面均为等腰梯形。第一层内齿5弧形连接第二层内齿6，且第一层、第二层内齿的齿顶与齿底均是圆滑过渡的。其中，所述第一层内齿5的齿高h11的范围为0.20-0.35毫米，所述第二层内齿6的齿高h22的范围为0.10-0.25毫米，第一层内齿5和第二层内齿6 的交叉角α的范围为60-80度。所述第一层、第二层内齿螺旋设置于传热管1的内表面，螺旋角β的范围为25-40度，内齿条数范围为35-65条。本实施例中交叉排列的第一层、第二层内齿在增大传热管1内表面传热面积的同时，通过冷媒流体随内齿的高低交叉变化，使得冷媒流体的层流趋于消失，扰流进一步加强，也造成冷媒的紊流二次流的更进一步加强，使管内换热效率增加。需要说明的是，本领域技术人员可以根据需要，采用其它适合的内齿形状，如齿顶与齿底圆滑过渡的、横截面为类三角形状的内齿，或者间隔设置的第一层内齿和第二层内齿等，本发明无须对此作出限制。
本发明优选实施例的传热管1的第一翅片311、第二翅片312有效地增大了传热管1的外表面传热面积，而且第一翅片311和第二翅片312的尖顶结构更有利于减薄或消除冷凝液膜，使得冷凝蒸气更利于凝结，疏导冷凝液膜自传热管1的表面流开，减小凝结传热的热阻，降低温差损失的条件，使蒸气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。所述第一层内齿5和第二层内齿6采用梯形横截面的形状，因此增大了传热管1的内表面传热面积，而且使传热管1内的冷媒发生紊流二次流，从而使管内传热效率增加。通过对传热管1的外翅和内齿的改进，本发明改善并强化了传热管内、外表面的综合传热效率，从而达到改善和提高凝结传热性能来优化冷凝器性能的目的。
以上对本发明所提供的一种传热管进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种传热管，包括设置于外表面的多条相互平行的翅片，其特征在于，
所述翅片包括第一翅片和第二翅片，所述第一翅片与传热管外表面连接，远离传热管端窄于近传热管端，横截面为上窄下宽形状；所述第一翅片的一侧设置有第二翅片，所述第二翅片在第一翅片的螺旋方向上间隔设置；所述第二翅片的翅向与第一翅片的螺旋方向的夹角范围为30-50度。
2.根据权利要求1所述的传热管，其特征在于，所述传热管还包括设置于内表面的多条相互平行的内齿，所述内齿包括第一层内齿和第二层内齿，第一层内齿高于第二层内齿，所述第一层内齿和第二层内齿交叉排列。
3.根据权利要求1或2所述的传热管，其特征在于，所述第一翅片包括翅片底部和翅片顶部，所述翅片底部的横截面为矩形，所述翅片顶部的横截面为三角形。
4.根据权利要求1或2所述的传热管，其特征在于，所述第二翅片的横截面为三角形。
5.根据权利要求1或2所述的传热管，其特征在于，所述第二翅片设置在第一翅片高度的1/3-2/3处。
6.根据权利要求1或2所述的传热管，其特征在于，所述第一翅片与传热管外表面弧形连接，所述第二翅片与第一翅片弧形连接。
7.根据权利要求2所述的传热管，其特征在于，所述第一层内齿和第二层内齿的横截面均为上窄下宽的梯形。
8.根据权利要求7所述的传热管，其特征在于，所述第一层内齿和第二层内齿弧形连接。
9.根据权利要求1或2所述的传热管，其特征在于，所述翅片在所述传热管外表面螺旋环绕，螺旋角范围是0.30-0.45度；和/或
所述翅片的数量为每英寸40-60个；和/或
所述内齿的数量为35-65条。
10.根据权利要求2所述的传热管，其特征在于，所述内齿在所述传热管的内表面螺旋环绕，螺旋角范围是25-40度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Axial positioning device of heat transfer pipe internal rotation cleaning element Effective date of registration: 20171215 Granted publication date: 20111116 Pledgee: China Minsheng Banking Corp Zhengzhou branch Pledgor: Wuxi Golden Dragon Kawamura Precision Tube Co., Ltd.|Chongqing Longyu Precision Copper Tube Co., Ltd.|Henan Longhui Copper Industry Co., Ltd.|Xinxiang Jinxiang Precision Pipe Fittings Co., Ltd.|Xinxiang Longteng Refrigeration Technology Co.,Ltd.|Jiangsu Canghuan Copper Industry Co.,Ltd.|Jinlong Precision Copper Pipe Group Co., Ltd.|Guangdong Longfeng Precise Copper Tube Co., Ltd. Registration number: 2017990001045 |
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| CP02 | Change in the address of a patent holder |
Address after: 404000 588 Airport Road, Wanzhou District, Chongqing (Wanzhou Economic Development Zone) Patentee after: Jinlong Precision Copper Pipe Group Co., Ltd. Address before: 453000 No. 191 Renmin West Road, Henan, Xinxiang Patentee before: Jinlong Precision Copper Pipe Group Co., Ltd. |
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| CP02 | Change in the address of a patent holder | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20190814 Granted publication date: 20111116 Pledgee: China Minsheng Banking Corp Zhengzhou branch Pledgor: Jinlong Precision Copper Pipe Group Co., Ltd. Registration number: 2017990001045 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Axial positioning device of heat transfer pipe internal rotation cleaning element Effective date of registration: 20190830 Granted publication date: 20111116 Pledgee: China Minsheng Banking Corp Zhengzhou branch Pledgor: Jinlong Precision Copper Pipe Group Co., Ltd. Registration number: Y2019990000127 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |