CN103791754A - 冷凝器用的高效换热管 - Google Patents

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周浩平
张国锋
景晓伟
金莉雯
吴继程
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Abstract

一种冷凝器用的高效换热管，属于空调、制冷***中的冷凝热交换管技术领域。包括管体、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成的与管体构成为一体的螺旋翅片和沿着管体的长度方向开设于螺旋翅片上的翅片螺旋凹槽，特征在于：还包括沿着管体的圆周方向间隔开设于所述螺旋翅片上的既与所述翅片螺旋凹槽交错又与翅片螺旋凹槽相通的翅片周向凹槽，藉由翅片螺旋凹槽以及翅片周向凹槽而在所述螺旋翅片上形成一个个独立的并且同时与翅片螺旋凹槽以及翅片周向凹槽相通的换热面扩展单元。显著增大管外换热面积，提高排液速度并且可以减轻管体的重量。

Description

冷凝器用的高效换热管
技术领域
 本发明属于空调、制冷***中的冷凝热交换管技术领域，具体涉及一种冷凝器用的高效换热管，适用于管外凝结强化换热而藉以体现节能。
背景技术
已有技术中的凝凝器用的换热管结构通常在沿着管体的长度方向以螺旋状态构成于管体的外壁并且凸起于外壁表面的螺旋翅片的顶部切出既间隔又密集分布的凹槽（***整，因而凝结换热的换热系数仍不足以达到令人满意的程度，并且换热管即热交换管的重量难以有效减轻。
凝结换热机理的研究表明，液膜的导热热阻是凝结传热热阻的主要部分，因而强化冷凝的关键是尽可能减小冷凝液的液膜厚度，而减小冷凝液的液膜厚度务必兼顾以下两个因素：一是在换热表面形成特殊的扩展表面，改变液膜的表面张力分布，冷凝液在表面张力的作用下堆积在形成于扩展表面的凹槽部位，凹槽的传热量虽被削弱（减弱），但扩展表面的尖锐部位的液膜的厚度变得很薄，传热效果显著改善，于是，总体的换热性能得到有效提高；二是设法提高扩展表面的排液速度，避免扩展表面被冷凝液雍塞，其原理是或者采用尖锐扩展表面以减小表面张力对液滴产生的滞留作用，或者利用槽道引导冷凝液积聚以增加重力对液滴脱离的作用，从而加速液滴的脱离。正是基于该研究，业界一直在致力于对冷凝器用的换热管的表面结构进行探索，使换热管的凝结换热的换热系数进一步提高，并且既可体现高效换热而节约能源，又可减轻换热管的重量。
针对上述已有技术，本申请人作了持久而有益的探索，终于形成了下面将要介绍的技术方案，并且在采取了保密措施下经实验测试，结果证明是切实有效的。
发明内容
本发明的任务在于提供一种有助于显著增大管外换热表面、有利于良好地利用冷凝液膜的表面张力作用而降低形成于翅片上的液膜厚度、有益于提高排液速度和有便于减轻管体重量的冷凝器用的高效换热管。
本发明的任务是这样来完成的，一种冷凝器用的高效换热管，包括管体、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成的与管体构成为一体的螺旋翅片和沿着管体的长度方向开设于螺旋翅片上的翅片螺旋凹槽，特征在于：还包括沿着管体的圆周方向间隔开设于所述螺旋翅片上的既与所述翅片螺旋凹槽交错又与翅片螺旋凹槽相通的翅片周向凹槽，藉由翅片螺旋凹槽以及翅片周向凹槽而在所述螺旋翅片上形成一个个独立的并且同时与翅片螺旋凹槽以及翅片周向凹槽相通的换热面扩展单元。
在本发明的一个具体的实施例中，所述的换热面扩展单元由柱体和锥体构成，其中，锥***于柱体的上部。
在本发明的另一个具体的实施例中，所述的柱体为四边形柱体，所述的锥体为四棱锥体，并且高度为0.1-0.4㎜。
在本发明的又一个具体的实施例中，所述翅片螺旋凹槽和翅片周向凹槽的深度是与所述螺旋翅片的高度相同的，并且翅片螺旋凹槽和翅片周向凹槽的宽度均为0.1-0.5㎜。
在本发明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㎜。
在本发明的还有一个具体的实施例中，在所述的翅片周向凹槽内并且围绕翅片周向凹槽构成有凸起于翅片周向凹槽的槽底壁的凸起脊。
在本发明的更而一个具体的实施例中，所述的凸起脊的横截面形状呈半圆形。
在本发明的进而一个具体的实施例中，所述凸起脊的高度为0.1-0.4㎜。
在本发明的又更而一个具体的实施例中，在所述的凸起脊上以间隔状态开设有凸起脊凹槽，该凸起脊凹槽的深度和宽度均为0.01-0.05㎜。
在本发明的又进而一个具体的实施例中，在所述管体的内壁构成有内翅片。
本发明提供的技术方案由于在螺旋翅片上沿着管体的圆周方向开设有翅片周向凹槽，由翅片螺旋凹槽与翅片周向凹槽而在螺旋翅片上形成一个个独立的并且同时与翅片螺旋凹槽以及翅片周向凹槽相通的换热面扩展单元，因而可以显著地增大管外换热面积，并且换热面扩展单元可起到有效地利用冷凝液膜的表面张力而降低形成于螺旋翅片上的液膜厚度的作用，不仅可以提高排液速度并且可以减轻管体的重量。
附图说明
图1为本发明的实施例结构图。
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发明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发明方案的限制，任何依据本发明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发明的技术方案范畴。
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）而成的与管体1构成为一体的螺旋翅片2和沿着管体1的长度方向开设于螺旋翅片2上的翅片螺旋凹槽3，并且在管体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40°）。
作为本发明提供的技术方案的技术要点：在前述的螺旋翅片2上还开设有翅片周向凹槽4，具体地讲，该翅片周向凹槽4沿着管体1的圆周方向开设于螺旋翅片2上，并且该翅片周向凹槽4既与翅片螺旋凹槽3交错又与翅片螺旋凹槽3相通，藉由翅片螺旋凹槽3以及翅片周向凹槽4的相互配合而在螺旋翅片2上形成一个个独立的并且同时与翅片螺旋凹槽3以及翅片周向凹槽4相通的换热面扩展单元21（也可称换热面增大单元）。
上面提及的换热面扩展单元21由柱体211和锥体212共同构成，锥体212位于柱体211的上部。在本实施例中，柱体211为四边形柱体，而锥体212为四棱锥体，并且高度为0.2㎜ 。这里所述的四棱锥体是指具有四个面，各个面的形状呈三角形。
前述的螺旋翅片2的高度为1㎜，而前述的翅片螺旋凹槽3以及翅片周向凹槽4的深度均与螺旋翅片2的高度相等，即均为1㎜，而翅片螺旋凹槽3以及翅片周向凹槽4的宽度均为0.2㎜。
在前述的翅片周向凹槽4内并且围绕翅片周向凹槽4构成有凸起于翅片周向凹槽4的槽底壁的凸起脊41，凸起脊41的横截面即横断面形状呈半圆形（也可称半圆弧形）。在本实施例中，凸起脊41的高度为0.25㎜。在凸起脊41上以间隔状态开设有深度为0.01㎜的并且宽度为0.01㎜的凸起脊凹槽411。
由于螺旋翅片2上形成有换热面扩展单元21，因而可全面地体现申请人在上面的技术效果栏中载述的技术效果。此外，由于在翅片周向凹槽4内构成有凸起脊41并且在凸起脊41上开设有凸起脊凹槽411，因而可以有效地消除螺旋翅片2与管体1的管基部位之间接触热阻。
实施例2：
仅将螺旋翅片2的高度改为1.5㎜，翅片螺旋凹槽3和翅片周向凹槽4的深度同样为1.5㎜，将锥体212的高度改为0.4㎜，将凸起脊41的高度改为0.4㎜，并且将凸起脊凹槽的深度改为0.03㎜，将翅片螺旋凹槽3和翅片周向凹槽4的宽度改为0.25㎜，将凸起脊凹槽411的宽度改为0.05㎜，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㎜，翅片螺旋凹槽3和翅片周向凹槽4的深度同样为0.5㎜，将锥体212的高度改为0.1㎜，将凸起脊41的高度改为0.1㎜，并且将凸起脊凹槽的深度改为0.05㎜，将翅片螺旋凹槽3和翅片周向凹槽4的宽度改为0.15㎜，将凸起脊凹槽411的宽度改为0.02㎜，其余均同对实施例1的描述。

Claims (10)

1.一种冷凝器用的高效换热管，包括管体(1)、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)呈螺旋状态延伸而成的与管体(1)构成为一体的螺旋翅片(2)和沿着管体(1)的长度方向开设于螺旋翅片(2)上的翅片螺旋凹槽(3)，其特征在于：还包括沿着管体(1)的圆周方向间隔开设于所述螺旋翅片(2)上的既与所述翅片螺旋凹槽(3)交错又与翅片螺旋凹槽(3)相通的翅片周向凹槽(4)，藉由翅片螺旋凹槽(3)以及翅片周向凹槽(4)而在所述螺旋翅片(2)上形成一个个独立的并且同时与翅片螺旋凹槽(3)以及翅片周向凹槽(4)相通的换热面扩展单元(21)。
2.根据权利要求1所述的冷凝器用的高效换热管，其特征在于所述的换热面扩展单元(21)由柱体(211)和锥体(212)构成，其中，锥体(212)位于柱体(211)的上部。
3.根据权利要求2所述的冷凝器用的高效换热管，其特征在于所述的柱体(211)为四边形柱体，所述的锥体(212)为四棱锥体，并且高度为0.1-0.4㎜。
4.根据权利要求1所述的冷凝器用的高效换热管，其特征在于所述翅片螺旋凹槽(3)和翅片周向凹槽(4)的深度是与所述螺旋翅片(2)的高度相同的，并且翅片螺旋凹槽(3)和翅片周向凹槽(4)的宽度均为0.1-0.5㎜。
5.根据权利要求1或4所述的冷凝器用的高效换热管，其特征在于所述螺旋翅片(2)的高度为0.5-1.5㎜。
6.根据权利要求1或4所述的冷凝器用的高效换热管，其特征在于在所述的翅片周向凹槽(4)内并且围绕翅片周向凹槽(4)构成有凸起于翅片周向凹槽(4)的槽底壁的凸起脊(41)。
7.根据权利要求6所述的冷凝器用的高效换热管，其特征在于所述的凸起脊(41)的横截面形状呈半圆形。
8.根据权利要求7所述的冷凝器用的高效换热管，其特征在于所述凸起脊(41)的高度为0.1-0.4㎜。
9.根据权利要求8所述的冷凝器用的高效换热管，其特征在于在所述的凸起脊(41)上以间隔状态开设有凸起脊凹槽(411)，该凸起脊凹槽(411)的深度和宽度均为0.01-0.05㎜。
10.根据权利要求1所述的冷凝器用的高效换热管，其特征在于在所述管体(1)的内壁构成有内翅片(5)。
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