CN106643271B - 一种复齿型换热铜管 - Google Patents

Abstract

本发明涉及换热铜管技术领域，具体公开了一种复齿型换热铜管，包括铜管本体，铜管本体内侧沿圆周方向均匀分布若干直角齿，并沿铜管本体轴线延伸形成直齿条，所述直角齿的两侧边分别为延长线过铜管本体圆心的支撑直边、与支撑直边相交的胀开斜边，铜管本体内侧设有贯穿直齿条的螺旋导槽，且螺旋导槽的底面比铜管本体内侧表面高，相邻直角齿之间沿铜管本体的圆周方向交替设有连续密集分布的第一齿和第二齿，第一齿和第二齿的齿高小于直角齿的齿高，第一齿、第二齿分别沿铜管本体轴线延伸形成第一齿条、第二齿条。本发明的复齿型换热铜管具有齿纹不易破坏，流动阻力小、换热面积大、传热效率高的优点。

Description

一种复齿型换热铜管

技术领域

本发明涉及换热铜管技术领域，具体涉及一种设有多种齿形的换热铜管。

背景技术

空调热交换器用的换热铜管一般有光滑管和非光滑管，光滑管内侧光滑，而非光滑管内侧因设有螺旋状的螺纹也被称为螺纹管。与光滑管相比，螺纹管因螺纹的存在，传热面积面大、气液界面的扰动程度高，故具有更高的传热效率，因而也被越来越多的空调企业使用。但螺纹管使用中有以下不足：

1、换热管需要通过胀管扩径，使螺纹的顶部因受到胀管径向的挤压被破坏，反而增加了流体的流动阻力，且螺纹削弱了胀管的径向施力效果；

2、螺纹的螺旋方向与铜管内流体的流动方向存在夹角，增大了管内的流动阻力;

3、相邻两条螺纹条之间形成的螺旋槽内存在流动速度较慢的区域、甚至流动死区，导致该处流体的层流边界层厚度大，换热效率低；

4、螺纹加工难度大，加工成本高，生产效率低。

中国专利CN201196548Y，专利名称一种传热铜管，公告日期2009年2月18日，公开了一种铜管内侧设有沿轴线延伸的齿槽的传热铜管，相邻齿槽之间形成横截面呈梯形的齿条，从而使铜管形成直条内齿管，该铜管的齿条容易加工，对流体的流动阻力小，但该换热铜管的齿条在胀开铜管的过程中容易因受到径向挤压而被破坏，同时与螺纹管相比，该换热铜管内侧的换热面积变小，换热能力有所下降。

发明内容

针对现有直条内齿管、螺纹管的齿纹在胀管过程中易损坏，且螺纹管流动阻力大、螺旋槽内存在流动死区，而直条内齿管的换热面积小等问题，本发明的目的在于提供一种在胀管过程中齿纹不容易被破坏，且流动阻力小、换热面积大的换热铜管。

本发明提供如下的技术方案：

一种复齿型换热铜管，包括铜管本体，铜管本体内侧沿圆周方向均匀分布若干直角齿，并沿铜管本体轴线延伸形成直齿条，所述直角齿的两侧边分别为延长线过铜管本体横截面圆心的支撑直边、与支撑直边相交的胀开斜边，铜管本体内侧设有贯穿直齿条的螺旋导槽，相邻直角齿之间形成沿铜管本体的圆周方向交替排列的第一齿段和第二齿段，第一齿段内设有若干第一齿、第二齿段内设有若干第二齿，第一齿和第二齿的齿高小于直角齿的齿高，第一齿、第二齿分别沿铜管本体轴线延伸形成第一齿条、第二齿条，在铜管本体外侧设有传热涂层。

本发明的复齿型换热铜管，在铜管本体内侧沿圆周方向设置直角齿、第一齿、第二齿，并分别沿铜管本体的轴线延伸形成直条状的齿条，减小流体轴向的流动阻力，方便换热铜管的制作，同时密集分布的第一齿和第二齿可极大增大铜管本体内侧的热交换面积。因齿高大于第一齿和第二齿，直角齿在胀管过程中起到支撑的作用，直角齿的胀开斜边作为受力面承受来自胀管的挤压力。直角齿顶部的圆弧过渡连接避免顶部集中被胀管挤压弯折或磨损，防止直角齿发生倾斜。胀开斜边上的挤压力分解成与支撑直边垂直的水平力和沿胀开斜边向下的斜向力，水平力有使直角齿向支撑直边侧倾斜的趋势，与现有螺纹管或直条内齿管的齿纹直接承受径向挤压力相比，水平力明显变小，而斜向力则沿胀开斜边斜向下胀开铜管，进而保护第一齿和第二齿。螺旋导槽引导流体在铜管内侧表面呈螺旋状流动，并与轴向流动的流体相互冲击，增强了内侧表面流体的扰动程度。螺旋导槽的底面比铜管内侧表面高，使流体在螺旋导槽底面与铜管本体内侧表面形成了液位差，强化紊乱流动。直齿条起到“坝堤”的拦截作用，使相邻直条之间的流体无法横向越过，而螺旋导槽在直齿条上被割成的若干段导槽则形成了直齿条上的泄流口，使流体从泄流口中流出，一方面使直齿条两侧的流体发生撞击，另一方面提高了流体的流动速度，进而增强了流体的湍动程度，减小铜管本体内侧表面的层流边界层厚度，铜管本体外侧设有的传热涂层可以提高铜管的传热效率，同时起到防腐蚀的效果。

作为本发明的一种改进，所述第一齿和第二齿均为三角齿，且第二齿的齿宽小于第一齿的齿宽。三角齿使铜管内侧表面的流体在圆周方向流动时呈波浪状起伏，增加湍动程度，同时三角齿容易加工，可提高换热铜管的加工效率，且由于第一齿和第二齿的形状不同，流向第一齿和第二齿的流体的流动状态交替变换，增加铜管本体内侧的紊乱程度。

作为本发明的一种改进，所述第一齿条、第二齿条上分别设有倒梯形的混流阙口，相邻混流阙口之间形成正梯形齿，且正梯形齿的齿宽大于混流阙口的宽度。混流阙口使流体沿铜管本体轴线方向的流通截面呈“大-小”交替变换，增加轴向的湍动程度，同时增大了第一齿条和第二齿条的表面积，正梯形齿的齿宽大于混流阙口的宽度则保证了对铜管内侧表面的流体横向拦截作用，使正梯形齿两侧的流体在混流阙口处高流速混合，湍动程度大。

作为本发明的一种改进，所述直角齿的两侧边分别与铜管本体内侧表面通过圆弧过渡。过渡圆弧形成直角齿两侧的支撑结构，确保支撑直边在胀管胀开的过程中不会倾斜，同时胀开斜边一侧缓慢胀开，保证胀管过程的稳定，且消除了齿条两侧边与铜管本体连接处形成的流动死区。

作为本发明的一种改进，所述支撑直边上设有三角齿纹。三角齿纹增加了铜管本体内侧的换热表面积，同时增加了流体的湍流程度。

作为本发明的一种改进，所述胀开斜边和支撑直边沿铜管本体轴线相应延伸成直齿条的直支撑面和胀开面，所述胀开面上设有倾斜角度增大的劈形坡，所述劈形坡分别与支撑直面上和胀开面平滑连接。劈形坡与胀管接触，进一步减弱直角齿受到来自胀管的水平力，增加斜向力，流体流通方向在劈形坡与胀开面交接处发生改变，增加了流体的流动紊乱程度。

作为本发明的一种改进，所述螺旋导槽与铜管本体轴线的夹角为20°～30°，螺旋导槽包括若干首尾相连的连接单元，每个连接单元内的螺旋导槽的底面从直角齿的顶部逐渐变化至直角齿齿高一半处的位置。由于螺旋导槽的底面从直角齿的顶部逐渐变化至直角齿的一半齿高处，使流体在单元内流动时形成液面差，呈俯冲流动，同时每个单元内的螺旋导槽被直齿槽分割成位于直齿条上的若干段，每段螺旋导槽中的流体与两侧直齿槽内的流体进行不同程度的交汇冲击，增加了铜管本体内侧的扰流程度，使提高了传热效率。

作为本发明的一种改进，所述传热涂层的组份为：铜粉15%、碳化硅30%、石墨粉50%、硅酸钠粘合剂5%。在铜管本体外侧设置传热涂层，可以强化铜管本体的传热效果，尤其是需要在铜管本体外侧穿套若干铝质散热片时，传热涂层可强化铜管本体外侧与铝质散热片的穿口内侧之间的传热效果，提高换热铜管的传热效率。

本发明的有益效果如下：

本发明的复齿型换热铜管，在铜管本体内侧设有直齿条，同时在相邻直齿条之间分别设有第一齿条和第二齿条，极大的增加了管内侧面积和流体湍动程度，同时直角条可以保护第一齿条和第二齿条在胀管过程中不被破坏，从而使本发明的复齿型换热铜管具有齿纹不易破坏，流动阻力小、换热面积大、传热效率高的优点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明在A处的放大图。

图3是图1中B-B处的剖视图。

图4是第一齿条沿轴线的示意图。

图5是直角齿的一种示意图。

图6是直角齿的另一种示意图。

图中：1、铜管本体 2、直角齿 20、直齿条 21、支撑直边 22、胀开斜边 23、过渡圆弧 24、三角齿纹 25、劈形坡 3、第一齿 30、第一齿条 31、混流阙口 32、正梯形齿 4、第二齿 40、第二齿条 5、螺旋导槽。

具体实施方式

下面结合附图就本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1至图3所示，一种复齿型换热铜管，包括铜管本体1，铜管本体内侧沿圆周方向均匀分布六个直角齿2，直角齿的两侧边分别为一条直边和一条斜边，其中直边的延长线过铜管本体横截面的圆心形成支撑直边21，斜边与直边在齿顶部圆弧过渡连接形成胀开斜边22，直角齿的齿顶角为30°～45°。每个直角齿沿铜管本体轴线延伸形成六条相互平行的直齿条20，胀开斜边和支撑直边则相应的延伸成直齿条的直支撑面和胀开面。在六个直角齿将铜管内侧表面沿圆周方向分成的六个间隔中交替设有第一齿3和第二齿4。作为一种优选，第一齿与第二齿均为三角形齿，并且第一齿的齿宽大于第二齿的齿宽，相邻两个第一齿之间形成三角形的第一齿槽，相邻两个第二齿之间形成三角形的第二齿槽，使第一齿与第二齿分别连续密集分布，以极大程度的增加铜管本体的热交换内表面。第一齿和第二齿的齿高均小于直角齿齿高的一半，第一齿和第二齿沿铜管本体轴线延伸形成第一齿条30和第二齿条40。这样直齿条的胀开面与胀管接触，保护第一齿条和第二齿条被胀管挤压破坏。直角齿的两侧边分别与铜管本体内侧表面通过过渡圆弧23连接，过渡圆弧的半径为直角齿齿高的一半，从而形成对直角齿两侧的支撑结构，使胀管过程稳定进行，最终使铜管本体内侧的第一齿和第二齿得到保护。在铜管本体内侧设有一条贯穿直齿条的螺旋导槽5，螺旋导槽从铜管本体的一端螺旋延伸至另一端，引导流体螺旋状流动，同时螺旋导槽在直齿条上形成的若干段小导槽形成泄流口，打通了直齿条对流体圆周方向流动的拦截， 一方面使直齿条两侧的流体发生撞击，另一方面提高流体的流动速度，增强铜管本体内的紊乱程度。在铜管本体外侧设有传热涂层：铜粉15%、碳化硅30%、石墨粉50%、硅酸钠粘合剂5%，以强化传热和防腐蚀。

图4所示，为增大第一齿条和第二齿条的表面积，第一齿条和第二齿条上分别设有倒梯形的混流阙口31，相邻混流阙口间形成正梯形齿32，使流体沿铜管本体轴线方向的流通截面呈“大-小”交替变换，增加轴向的湍动程度。正梯形齿的齿宽大于混流阙口的宽度，保证第一齿条、第二齿条对铜管本体内侧表面的流体横向拦截，使第一齿条、第二齿条两侧的流体在混流阙口处混合的速度大，湍动程度高。

如图5所示，为进一步提高铜管本体内的热交换面积，同时增大流体流动的紊乱程度，在支撑直边上设有连续的三角齿纹24，三角齿纹从支撑直边上部的圆弧过渡端延伸至支撑直边下部的圆弧过渡端。

如图6所示，为进一步减弱了直角齿受到的来自胀管的水平力，在直齿条的胀开面上设有与胀开面相比倾斜角度更大的劈形坡25，劈形坡分别与支撑直面上部和胀开面下部平滑连接。劈形坡直接受胀管挤压，增加了铜管受到的来自胀管的斜向力，同时流体流通方向在劈形坡与胀开面交接处发生改变，增加流体的流动紊乱程度。

为进一步增加螺旋导槽的扰流效果，提高铜管本体的热交换效率，螺旋导槽在铜管本体内侧表面沿螺旋方向上由若干相同的单元组成，每个单元内的螺旋导槽的底面从直角齿的顶部逐渐变化至直角齿齿高一半处的位置，从而首尾相连，使流体在单元内流动时形成液面差，同时与两侧直齿槽内的流体相互交汇，螺旋导槽与铜管本体轴线的夹角为20°～30°，保证螺旋导槽具有合适的节距，提高了传热效率。

本发明的复齿型换热铜管，通过设置直角齿保护连续密集分布的齿纹在胀管过程中不被破坏，且直条状的齿条减小流动阻力，方便加工，同时铜管内部具有较大的换热面积和流体紊乱程度，换热效率高，因而具有很好的推广价值。

Claims (6)

1.一种复齿型换热铜管，包括铜管本体(1)，铜管本体内侧沿圆周方向均匀分布若干直角齿(2)，并沿铜管本体轴线延伸形成直齿条(20)，管本体内侧设有贯穿直齿条的螺旋导槽(5)，其特征在于，所述直角齿的两侧边分别为延长线过铜管本体横截面圆心的支撑直边(21)、与支撑直边相交的胀开斜边(22)，直角齿顶部的圆弧过渡连接，相邻直角齿之间形成沿铜管本体的圆周方向交替排列的第一齿段和第二齿段，第一齿段内设有若干密集分布的第一齿(3)、第二齿段内设有若干密集分布的第二齿(4)，第一齿和第二齿的齿高小于直角齿的齿高，第二齿的齿宽小于第一齿的齿宽，使第二齿较第一齿的分布更为密集，相邻两个第一齿之间形成三角形的第一齿槽，相邻两个第二齿之间形成三角形的第二齿槽，第一齿、第二齿分别沿铜管本体轴线延伸形成第一齿条(30)、第二齿条(40)，所述第一齿条、第二齿条上分别设有倒梯形的混流阙口(31)，相邻混流阙口间形成正梯形齿(32)，且正梯形齿的齿宽大于混流阙口的宽度，在铜管本体外侧设有传热涂层。

2.根据权利要求1所述的复齿型换热铜管，其特征在于，所述直角齿的两侧边分别与铜管本体内侧表面通过圆弧过渡。

3.根据权利要求1或2所述的复齿型换热铜管，其特征在于，所述支撑直边上设有三角齿纹(24)。

4.根据权利要求1或2所述的复齿型换热铜管，其特征在于，所述胀开斜边和支撑直边沿铜管本体轴线相应延伸成直齿条的直支撑面和胀开面，所述胀开面上设有倾斜角度增大的劈形坡(25)，并分别与支撑直面上和胀开斜面平滑连接。

5.根据权利要求 1所述的复齿型换热铜管，其特征在于，所述螺旋导槽与铜管本体轴线的夹角为20°～30°，螺旋导槽包括若干首尾相连的连接单元，每个连接单元内的螺旋导槽的底面从直角齿的顶部逐渐变化至直角齿齿高一半处的位置。

6.根据权利要求1所述的复齿型换热铜管，其特征在于，所述传热涂层的组份为：铜粉15％、碳化硅30％、石墨粉50％、硅酸钠粘合剂5％。