CN106767099A - 一种内表面强化型的高效传热管 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内表面强化型的高效传热管，包括管体以及由所述管体上的材料沿着所述管体的半径方向延伸并且在所述管体的内表面绕管体呈螺旋状态延伸而成的与所述管体构成为一体的内螺纹肋，在所述内螺纹肋的顶部设有沿着该内肋延伸方向间隔状分布的凹槽，在所述凹槽的底部设有交叉并且相互连通的槽道结构。本发明可以显著增大管内换热表面的面积；同时改善管内流体流动状态，破坏流体表面的边界层，使流体的紊流程度进一步增加，以减小传热热阻。

Description

一种内表面强化型的高效传热管

技术领域

本发明属于空调、制冷***中的热交换管技术领域，具体涉及一种内表面强化的高效传热管，适用于蒸发工况或冷凝工况的管内换热性能均得到强化的传热管。

背景技术

已有技术中的蒸发器或冷凝用的换热管管内结构通常是：经机械加工而在管体的内壁上沿着管体的长度方向以螺旋状态构成并且与管体构成为一体的螺旋状内肋。这种带有内肋的换热管能够使管内的流体形成紊流状态，有效提高管内的换热系数，提高蒸发或凝结换热性能。

然而，目前现有技术专利和专利申请方案由于仅在管体的内壁表面加工螺旋内肋，没有形成三维内肋结构，仅对内肋高低、大小及胖瘦程度等二维形状作规定。当强化传热管管外强化不充分时，即管内换热性能是传热管综合传热性能的传热瓶颈的情况下，这种结构对管内流体对流换热具有强化传热作用。但随着高效传热管管外加工技术的发展，管外换热性能已不再是传热瓶颈，反观管内的加工技术近年来并没有得到很大的发展，因此原来的二维螺纹内肋结构的强化传热作用并不能达到令人满意的效果，这种情况有必要得到改善。

发明内容

本发明的任务在于提供一种既有助于显著增大管内换热表面积、又有利于改善管内流体流动状态，破坏流体表面的边界层，使流体的紊流程度进一步增加，以减小传热热阻的高效传热管。此传热管可适用大型中央空调水冷机组的蒸发器或冷凝器中。

本发明的任务是这样来完成的，一种内表面强化型的高效传热管，包括管体以及由所述管体上的材料沿着所述管体的半径方向延伸并且在所述管体的内表面绕管体呈螺旋状态延伸而成的与所述管体构成为一体的内螺纹肋，在所述内螺纹肋的顶部设有沿着该内肋延伸方向间隔状分布的凹槽。

更进一步的，在所述凹槽的底部设有交叉并且相互连通的槽道结构。

更进一步的，所述内螺纹肋的高度为0.1㎜-1.0㎜和/或数量为8-75条和/或螺旋角度10°-70°。

更进一步的，所述凹槽的深度和/或宽度为0.05㎜-0.5㎜。

更进一步的，所述内螺纹肋的螺旋角与所述凹槽的夹角呈锐角。

更进一步的，所述槽道结构的深度和/或宽度为0.01㎜-0.2㎜。

更进一步的，两个交叉的所述槽道结构的深度和宽度相等或者不相等。

更进一步的，两个交叉的所述槽道结构的夹角为锐角或直角。

更进一步的，在管体的外表面还设有与管体成一体的并沿着管体的半径方向延伸呈螺旋状态的三维或多维的外翅片。

更进一步的，所述外翅片的高度为0.5㎜-1.5㎜，外翅片距为0.3㎜-1㎜。

有益效果：本发明与现有技术相比较，其具有以下有益效果：

本发明内表面强化型的高效传热管由于在传热管内表面的内螺纹肋的顶部设计了由凹槽以及凹槽底部的具有交叉连通状态的槽道结构组成的强化单元，因而可以显著增大管内换热表面的面积；同时采用这种结构有利于改善管内流体流动状态，破坏流体表面的边界层，使流体的紊流程度进一步增加，以减小传热热阻；同时管体的外表面具有的三维或者多维的外翅片也大大提升了管外换热效果。

附图说明

下面通过附图及实施例详述本发明。但本发明不限于本实施例。

图1为本发明的立体结构示意图。

图2为图1所示本发明的管体内表面展开示意图。

具体实施方式

一种内表面强化型的高效传热管，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的内表面绕管体呈螺旋状态延伸而成的与管体1构成为一体的内螺纹肋2。优选的，所述内螺纹肋2的数量为8-75条，螺旋角度10°-70°。

在内螺纹肋2的顶部设有沿着该内肋延伸方向间隔状分布的凹槽21，在所述凹槽21的底部具有交叉并且相互连通的槽道结构211。所述内螺纹肋2的螺旋角与所述内螺纹肋2的顶部以间隔状分布的凹槽21的夹角呈锐角。交叉的两个槽道结构211的深度和宽度可相等或者不相等，其夹角为锐角或直角。

本发明由于在传热管内表面的内螺纹肋2的顶部设计了由凹槽21以及凹槽21底部的具有交叉连通状态的槽道结构211组成的强化单元，因而可以显著增大管内换热表面的面积；由于在管内壁具有内螺纹肋2，相比光滑内表面不仅大大增加了内表面积同时可改变流体流动的方式，使流体沿着管体方向呈螺旋线流动，流体呈紊流状态，增强对流换热效果。流体在流动换热过程中在流体流动方向的局部，当流体运动到某一片肋的底部，流体就会有一个流动爬升越过内螺纹肋的过程，这个过程能使流体与管壁充分接触，但同时也会增加流体的流动阻力，因此，为了达到合适的流动阻力，本发明的所述内螺纹肋2的高度为0.1㎜-1.0㎜。

由于在所述内螺纹肋2上的凹槽21结构的作用，流体会改边局部流动方向，这个过程破坏了流体的边界层，有利于流体与凹槽表面充分接触，增加局部对流换热效果。部分流体爬升一定高度后就会顺利流向并通过凹槽，增加局部换热的同时，流体流动的阻力也被适当降低了，如果在机组换热器中换热管数量众多的情况下，对于减小机组水阻力，降低水泵功耗十分有利。同时在所述凹槽21底部具有交叉并且相互连通的槽道结构211也能增加部分换热表面积并流动局部破坏了流体的边界层，进一步增加管内流体对流换热效果。为了达到合理的流通与凹槽的接触面积以及较少的流动阻力，本实施例中，凹槽21的深度为0.05㎜-0.5㎜，宽度为0.05㎜-0.5㎜；槽道结构211的深度为0.01㎜-0.2㎜，宽度为0.01㎜-0.2㎜。

本发明还包括在管体1的外表面具有与管体1成一体的并沿着管体1的半径方向延伸呈螺旋状态的三维或多维的外翅片3，所述外翅片3的高度为0.5㎜-1.5㎜，外翅片距为0.3㎜-1㎜。

管体1的外表面具有的三维或者多维的外翅片3对于提升管外换热具有较大好处。当冷凝器使用此类传热管后，外翅片3的三维及多维结构通常可加工成用作强化冷凝效果的锯齿状，这些结构对于强化冷凝换热非常有利，同时也可增加管外的换热表面积，强化管外换热效果。当蒸发器使用此类传热管后，外翅片3的三维及多维结构通常可加工成相互作用相互连通的孔穴结构，这些结构对于强化沸腾蒸发换热非常有利。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (10)

1.一种内表面强化型的高效传热管，包括管体（1）以及由所述管体（1）上的材料沿着所述管体（1）的半径方向延伸并且在所述管体（1）的内表面绕管体呈螺旋状态延伸而成的与所述管体（1）构成为一体的内螺纹肋（2），其特征在于：在所述内螺纹肋（2）的顶部设有沿着该内肋延伸方向间隔状分布的凹槽（21）。

2.根据权利要求1所述的内表面强化型的高效传热管，其特征在于：在所述凹槽（21）的底部设有交叉并且相互连通的槽道结构（211）。

3.根据权利要求1所述的内表面强化型的高效传热管，其特征在于：所述内螺纹肋（2）的高度为0.1㎜-1.0㎜和/或数量为8-75条和/或螺旋角度10°-70°。

4.根据权利要求1所述的一种内表面强化型的高效传热管，其特征在于：所述凹槽（21）的深度和/或宽度为0.05㎜-0.5㎜。

5.根据权利要求1至4任一项所述的内表面强化型的高效传热管，其特征在于：所述内螺纹肋（2）的螺旋角与所述凹槽（21）的夹角呈锐角。

6.根据权利要求2所述的内表面强化型的高效传热管，其特征在于：所述槽道结构（211）的深度和/或宽度为0.01㎜-0.2㎜。

7.根据权利要求2所述的内表面强化型的高效传热管，其特征在于：两个交叉的所述槽道结构（211）的深度和宽度相等或者不相等。

8.根据权利要求2所述的内表面强化型的高效传热管，其特征在于：两个交叉的所述槽道结构（211）的夹角为锐角或直角。

9.根据权利要求1所述的内表面强化型的高效传热管，其特征在于：在管体（1）的外表面还设有与管体（1）成一体的并沿着管体（1）的半径方向延伸呈螺旋状态的三维或多维的外翅片（3）。

10.根据权利要求9所述内表面强化型的高效传热管，其特征在于：所述外翅片（3）的高度为0.5㎜-1.5㎜，外翅片距为0.3㎜-1㎜。