CN1898520A - 用于制造强化传热表面的方法及工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及强化传热表面和用于制成强化传热表面的方法和工具。特定实施例包括沸腾表面，其包括多个主凹槽、凸起和副凹槽以便形成沸腾腔。沸腾表面借助使用一用于切割管内表面的工具来形成。该工具具有工具轴线和至少一个刀尖，该刀尖带有切割边缘和提升边缘。还披露了用于制造沸腾表面的方法，其包括切入管的内表面以便形成主凹槽，以便切割并提升该内表面从而形成凸起和副凹槽。

Description

用于制造强化传热表面的方法及工具

技术领域

本发明总体上涉及强化传热表面以及一种用于制造强化传热表面的方法及工具。

背景技术

本发明涉及强化传热表面，其有助于从该表面的一侧向另一侧的热传递。传热表面通常用于某些设备中，如在冷冻、化学、石油化工和食品加工工业中使用的满液式蒸发器、降膜式蒸发器、喷雾式蒸发器、吸收式制冷机、冷凝器、直接膨胀式冷却器和单相冷却器以及加热器。在这些应用中使用的多种传热介质包括但不限定于：纯水、水乙二醇混合物、任何类型的冷冻剂(例如R-22、R-134a、R-123等)、氨、石化液体和其它混合物。

一些类型的传热表面借助液体吸收热量而发生相变来工作。因此，传热表面通常设置有用于强化沸腾或蒸发的表面。通常公知的是，一表面的传热性能可通过增加在沸腾表面上的成核位置、通过在单相传热表面靠近诱导搅动、或通过增加冷凝表面上的面积和表面张力效应来增强。一种强化沸腾或蒸发的方法是借助烧结、辐射-熔化、或滚压边缘方法在传热表面上形成多孔层从而使得传热表面粗糙化。已知的是，具有这种多孔层的传热表面展示出优于光滑表面的传热特性。然而，由上述方法形成的孔穴或小室的尺寸小，并且包含在沸腾液体中的杂质可能堵塞孔穴或小室，从而降低传热表面的传热性能。此外，由于所形成的孔穴或小室在尺寸或大小上不均匀，因此沿传热表面的传热性能可能改变。另外，设置有沸腾或蒸发表面的已知的传热管通常需要多个步骤或加工工序以制成最终的传热表面。

传热管制造商投入了大量的财力对代替结构进行实验，它们披露在授权给Nakajima等人的美国专利No.4561497、授权给Daikoku等人的美国专利No.4602681、授权给Nakayama等人的美国专利No.4606405、授权给Kuwahara等人的美国专利No.4653163、授权给Sasaki等人的美国专利No.4678029、授权给Lin的美国专利No.4794984、授权给Angeli的美国专利No.5351397中。

虽然所有这些传热表面设计都旨在提高管的传热性能，但在工业界仍需要通过改变那些能增强传热性能的已有设计和开发新设计来继续改进上述管设计。另外，还需要开发能更快速、低廉地转制到管上的结构和图案。如下所述，本发明的传热表面的几何形状以及形成这些几何形状的工具显著地提高了传热性能。

发明内容

本发明的实施例提供一种改进的传热表面，该传热表面可例如形成在管上，并且还提供了一种形成传热表面的方法，所述传热表面可以用于增强管的传热性能，该管至少可用于所有的上述应用场合中(即在冷冻、化学、石油化工和食品加工工业中使用的满液式蒸发器、降膜式蒸发器、喷雾式蒸发器、吸收式制冷机、冷凝器、直接膨胀式冷却器和单相冷却器和加热器)。传热表面由多个腔来增强，所述腔显著地降低了从一种相转变为另一种相的转变时间，例如从沸腾转变为蒸发。这些腔建立了在管内用于流体流动的附加路径，并且由此增加了管内流动的传热介质的紊流度。形成腔的凸起还提供了用于附加热交换的额外表面面积。试验表明具有依据本发明的传热管的性能显著提高。

本发明的特定实施例包括一种使用一可简易地安装到已有制造设备上的工具的方法，所述工具具有希望形成在管表面上的凹槽图案的镜像形式。本发明的特定实施例还包括使用一可简易地安装到已有制造设备上的工具，所述工具具有切割边缘以便切入管表面，并且具有提升边缘以便提升管表面以形成凸起。这样，形成凸起并不用从管的内表面去除金属，因此消除了在该管中会损坏设备的废屑。最后，本发明的特定实施例包括使用一可简易地安装到已有制造设备上的工具，例如芯轴，以便使得凸起的末端平整或弯曲。在管表面上的凹槽、凸起、和平整的末端在相同或不同的操作工序中形成。在本发明的特定实施例中，三个工具固定在单个轴上，并且管表面在一个操作工序中形成。

根据本发明形成的管适用于许多设备中，包括例如，用于HVAC(采暖、通风和空调)、冷冻、化学、石化和食品加工工业的设备。可以改变凸起的物理几何形状以使管适应具体的设备和流体介质。

附图说明

通过结合附图阅读下面优选实施方案的详细描述，本发明的这些和其它特征、目的和优点将变得更清楚。在附图中：

图1是位于依据本发明的实施例的传热管的内径上的部分形成的沸腾表面的立体图。

图2A是图1所示的实施例的部分形成的沸腾表面的立体图。

图2B是图2A所示的部分形成的沸腾表面的显微视图。

图2C是图2A所示的部分形成的沸腾表面的截面图。

图3A是依据本发明的替代实施例的传热管的内径上的沸腾表面的立体图。

图3B是图3A所示的沸腾表面的截面图。

图3C是图3A所示的沸腾表面的顶视显微视图。

图3D是图3A所示的沸腾表面的截面的显微视图。

图4A是依据本发明的替代实施例的传热管的内径上的沸腾表面的立体图。

图4B是图4A所示的传热管的截面图。

图5A是依据本发明的替代实施例的传热管的内径上的沸腾表面的立体图。

图5B是图5A所示的沸腾表面的截面的显微视图。

图5C是图5A所示的沸腾表面的截面图。

图6是依据本发明的实施例的工具的立体图。

图7A是依据本发明的替代实施例的工具的立体图。

图7B是图7A所示的工具的侧视图。

图7C是图7A所示的工具的底视平面图。

图7D是图7A所示的工具的顶视平面图。

图8A是依据本发明的另一实施例的工具的立体图。

图8B是图8A所示的工具的侧视图。

图8C是图8A所示的工具的底视平面图。

图8D是图8A所示的工具的顶视平面图。

图9A是依据本发明的另一实施例的工具的立体图。

图9B是由图9所示的工具制成的沸腾表面的立体图

图9C是图9所示的沸腾表面的显微视图。

图10是用于制造依据本发明的传热管的制造设备的实施例的立体图。

图11是依据本发明的另一实施例的工具的立体图。

图12A是依据本发明的替代实施例的传热管的内径上的沸腾表面的立体图。

图12B是图12A所示的沸腾表面的截面的显微视图。

图13A是借助本发明的实施例的切割刀尖制成的沸腾表面的截面图。

图13B是借助本发明的替代实施例的切割/提升刀尖制成的沸腾表面的截面图。

图13C是依据本发明的实施例的用于制成图13A和13B所示的沸腾表面的切割/提升刀尖的截面图。

图13D是依据本发明的实施例的用于制成图13A和13B所示的沸腾表面的切割/提升刀尖的立体图。

图14是对于热通量的纵横比的效果的曲线图。

图15是对于热通量的每英寸凸起(翅片)的效果的曲线图。

图16是带有微小翅片的铜传热表面的不同类型的热通量的比较曲线图。

具体实施方式

应当理解的是，根据本发明的管通常可以用于任何需要将热量从管的一侧传递到管的另一侧的设备中，例如多相(均为纯液体或气体或液/气混合体)蒸发器和冷凝器，但不局限于此。虽然下面的描述为本发明的管提供理想的尺寸，但本发明的管决不局限于这些尺寸。相反，管的理想几何形状依赖于多个因素，这些因素中不重要的因素是流经管的流体的属性。本领域技术人员应当知道如何改变管的内表面的几何形状，以便使得在各种设备和以各种流体使用的管的传热最大化。另外，尽管在附图中传热表面形成在管的内表面上，但是应当理解该传热表面也适于在管的外表面上使用，或在平表面上使用，例如用于微型电子装置。

如图1所示，本发明的特定实施例包括在管100的内表面104上带有主凹槽108的传热表面。本领域的普通技术人员应当理解，主凹槽108的数量可基于使用传热表面的应用场合并且基于所使用的流体介质而改变。主凹槽108以相对于管的轴线S的(未示出的)螺旋角α形成在内表面104上。螺旋角α可以是0°-90°之间的任何角度，但是优选地不超过70°。本领域技术人员将容易理解螺旋角α常常取决于所用的流体介质，至少部分地取决于所用的流体介质。

通常主凹槽108的深度越大，对于流经管100的流体则更粘滞。例如，大于零而且小于管壁102的厚度的深度通常是所希望的。对于该应用而言，管壁102的厚度是从内表面104到外表面108测量的。

主凹槽108的轴向节距取决于多个因素，其中包括螺旋角α、形成在管100的内表面104上的主凹槽108的数量、和管100的内径。对于该应用而言，内径是从管100的内表面104开始测量的。0.5-5.0毫米的轴向节距通常是所希望的，包括1.5毫米。

本发明的特定实施例还包括凸起或翅片110。凸起110可以被切割并从内表面104上提升而形成，如图2A-2C所示。凸起110优选为相对于轴线s呈一角度θ。凸起110的高度e_p取决于切割深度t和切割内表面104的角度θ。凸起110的高度e_p优选地为至少与切割深度t一样大。优选的是，切割/提升工具300的深度大于主凹槽108的深度。

凸起110的轴向节距P_a，p可以是大于零的任一值，并且在多种因素中，轴向节距P_a，p通常取决于在制造过程中切割/提升工具300和管100之间的相对每分钟转动次数、制造过程中切割/提升工具300和管100之间相对的轴向进给速度、以及制造过程中设置在用于形成凸起110的切割/提升工具300上的刀尖(tip)的数量。优选的是，凸起110的轴向节距P_a，p在0.05-5.0毫米之间。轴向节距P_a，p和高度基本上取决于凸起的数量，其高度e_p随凸起数量的增加而下降。

凸起110的形状取决于内表面104的形状以及在相对于切割/提升工具300的移动方向切割主凹槽108之后内表面104的取向。在图2A-2B所示的实施方案中，凸起110具有四个侧表面120、一个斜顶面122(其有助于减少热传递的热阻)、和一个大致削尖的尖端124。

凸起110的末端124可选地被压平以便形成沸腾腔114，如图3A-3D所示。或者，凸起110的末端124可弯曲以便形成沸腾腔114，如图4A-4B所示。在其它实施例中，凸起110的末端124可加厚以便形成沸腾腔114。在另外的实施例中，凸起110可朝向彼此倾斜以便形成沸腾腔114，如图5A-5B所示。本领域的普通技术人员应当理解，凸起110的末端124可保持大致直的形状(不弯曲或压平)并且大致垂直管100的内表面104，如果冷凝表面需要的话。然而，需要的是沸腾表面或蒸发表面，形成沸腾腔114可明显地增大沸腾表面的效率。形成沸腾腔114可形成用于流体流动的路径并且增强从液体到沸腾或从沸腾到蒸气的转变。

然而，本发明的凸起110决不限于所示的实施例，而是可形成为任何的形状。另外，在管100内的凸起110不必具有相同的形状或具有相同的几何形状。

如图2A所示，副凹槽112位于相邻的凸起110之间。副凹槽112定向成相对于管100的轴线s呈一(未示出的)角度τ。角度τ可以是大约80°-100°之间的任何角度。优选的是，角度τ为大约90°。副凹槽112的深度在主凹槽108的深度与凸起110的高度深度之间。优选的是，副凹槽112的深度大于主凹槽108的深度。

本发明的特定实施例还包括用于在管上制成沸腾表面的方法和工具。例如如图6所示的开槽工具200在形成主凹槽108时特别有用。开槽工具200具有大于管100内径的外径，以便当经管100拉出或推入时形成主凹槽108。开槽工具200还包括用于装接到(如图10所示的)轴130上的孔口202。

如图7A-7D和图8A-8D所示，切割/提升工具300可用于形成凸起110和副凹槽112。切割/提升工具300由结构整体性可承受金属切割的任何材料(例如钢、碳化物、陶瓷等)制成，但优选的用碳化物来制造。图7A-7D和图8A-8D中示出的切割/提升工具300的实施方案大致具有一工具轴线q、两个基壁312、和一个或多个侧壁314。孔口308穿过切割/提升工具300。刀尖302形成在切割/提升工具300的侧壁314上。然而，应当注意所述刀尖302可安装或形成在能按相对于管100的所需取向支撑所述刀尖302的任意结构上，并且这种结构不限定于图7A-7D和图8A-8D示出的。此外，所述刀尖302在其支撑结构内可伸缩，以便在切割过程中所使用的刀尖的个数可方便地改变。

图7A-7D示出了具有单个刀尖302的切割/提升工具300的一个实施方案，图8A-8D示出了具有四个刀尖12的切割/提升工具300的可选实施方案。本领域技术人员应当理解，切割/提升工具300可配备任意数目的刀尖302，这取决定于凸起110的所需节距P_a，p。而且，每个刀尖302的几何形状不一定要与单个切割/提升工具300上的刀尖302相同。相反，具有不同几何形状的刀尖302可设置在切割/提升工具300上，以便形成具有不同形状、取向和其它几何形状的凸起110。

每个刀尖302由平面A，B和C相交形成。平面A和B相交形成切割边缘304，其切入内表面104以便形成层，从而作为形成凸起110的第一步骤。平面B以相对于一个垂直于工具轴线q(见图7B)的平面成的角度取向。角定义为90°-θ。这样，角优选的在大约40°-70°之间，允许切割边缘14按在大约20°-50°之间的期望角度θ切穿内表面104。

平面A和C相交形成提升边缘306，其向上提升内表面104以形成凸起110。角₁由平面C和一垂直于工具轴线q的平面来限定。该角₁确定倾斜角ω(即在一垂直于管的纵轴线s的平面与凸起110的纵轴线之间的角)，提升边缘15以此角度使得凸起110提升。角₁＝角ω，并且因此，在切割/提升工具300上的角₁可以被调节以直接影响凸起110的倾斜角ω。倾斜角ω(和角₁)优选为相对于一与管纵轴线s垂直的平面成约-45°-45°之间的任意角度的绝对值。这样，凸起110可以与管100的纵轴线s垂直的平面对齐，或相对于与管100的纵轴线s垂直的平面向左和向右倾斜。而且，可以形成不同形状的刀尖12(即，在不同的刀尖上的角₁不同)，并且，这样管100内的凸起110可相对于一与管100的纵轴线s垂直的平面按不同的角度(或不存在该角度)和按不同的方向倾斜。

例如，如图13所示，切割/提升工具300可按两个不同角度设置有切割刀尖(cutting tip)。在带有四个切割刀尖的切割/提升工具300中，两对切割刀尖318、320可用于形成具有倾斜凸起110的沸腾表面，如图5A-5C所示。为了形成这种表面，相邻的切割刀尖318、320必须具有不同的角₁。改变凸起120的倾斜角可获得在沸腾腔114的开口116处的凸起120之间的特定间隙g，其影响沿该内表面104的弯曲的流体流动。

因此，该间隙g可由以下公式来计算而获得：

其中，

p是凸起110的轴向节距；

为平面B与一垂直于工具轴线q的平面之间的角；

₁是该工具300的平面C与一垂直于工具轴线q的平面之间的角；以及

t为切割深度。

虽然凸起110的物理尺寸的优选数值范围已经给出，本领域技术人员应当认识到可修改切割/提升工具300的物理尺寸来影响由此获得的凸起110的物理尺寸。例如，切割边缘304切入内表面104的深度t，并且角影响凸起110的深度e_p。因此，可用如下表达式来调节凸起110的深度e_p：

e_p＝t/sin(90-)

或，给定＝90-θ，

e_p＝t/sin(θ)

其中：

t为切割深度；

为平面B与垂直于工具轴线q的平面之间的角；以及

θ为相对于管100的纵轴线s切割所述层的角。

凸起110的厚度S_p取决于凸起110的节距P_a，p和角。因此，可用下述表达式调节厚度S_p：

S_p＝P_a，p·sin(90-)

或，给定＝90-θ，

S_p＝P_a，p·sin(θ)

其中：

P_a，p为凸起110的轴向节距；

为平面B与垂直于工具轴q的平面之间的角；以及

θ为相对于管100的纵轴线s切割所述内表面104的角。

在本发明的特定实施例中，凸起110的末端124借助使用压平工具400被压平或弯曲，如图10所示。该压平工具400的直径优选为大于在内表面104上的凸起110的直径。因此，当压平工具400被推入或拉出管100时，凸起110的末端124被压平或弯曲。压平工具400包括用于装接到轴130上的孔口402。

在其它实施例中，在不使用压平工具400的情况下，凸起110的末端124可获得与图3A-3B所示的压平或弯曲的末端124相似的形状。例如，切割/提升工具300可设置有形成凸起110的刀尖302，其形状与如图4A-4B所示的被压平的凸起末端124相似。在其它实施例中，切割/提升工具300可设置有用于压平如图9B所示的凸起110的末端124的刀尖316。如图9A所示的切割/提升工具300可用于形成如图9B-9C所示的沸腾表面。

在传热表面上使用的沸腾表面还可通过形成带有加厚末端124的凸起110来获得。如图12A-12B所示，带有加厚末端124的传热表面可用于形成沸腾腔114。参照图13A-13B，带有加厚末端124的凸起110可通过以下公式来获得：

其中：

₂是切割边缘的第一位置的投影与工具进给方向之间的角；

₃是切割边缘的第二位置的投影与工具进给方向之间的角；

t为切割的完全深度；以及

t₁为对于切割边缘的第一位置的切割深度，随后形成的凸起末端124如图13B所示，并且间隙g可由以下公式计算：

如果以下公式成立：

则凸起末端124如图13B所示，并且间隙g可由以下公式计算：

g＝p·cos(₃-₂)·(1-sin(₂)-cos(₂)·(tg(₃-₂)).

图13C-13D示出了可用于形成带有加厚末端124的凸起110的切割/提升工具300。

图10示出一个用于使得管100的表面强化传热的可用的制造机构。这些图决不限定根据本发明的制造管100的工艺，而是可以使用借助任何适合的设备或设备组合的管制造工艺。本发明的管100可用多种材料制造，这些材料具有包括结构完整性、延展性和塑性的适合的物理特性，例如铜和铜合金、铝和铝合金、黄铜、钛、钢和不锈钢。

在管100的内表面104强化的一个实施方案中，经孔口402可旋转地安装有压平工具400的轴130延伸进入管100。切割/提升工具300通过孔口308安装在轴130上。开槽工具200经孔口202安装到轴130上。螺栓132将三个工具200、300、400固定就位。优选的是，可用任何适合的方式将工具200、300、400相对于轴11的旋转进行锁定。图7D和8D示出了一键槽310，该键槽设置在切割/提升工具300上与轴11上的一(未示出的)凸起互锁，以相对于轴130将切割/提升工具300固定在适当位置。

尽管未示出，当本发明的方法和/或工具用于制造管的内表面时，制造机构可包括用于强化管的外表面的刀轴。每个刀轴包括一具有形成翅片的盘的工具机构，翅片盘径向地挤压成一头到多头的具有轴向节距P_a，o的外部翅片。所述工具机构包括附加盘，例如形成凹口的盘或压平盘，以进一步对管的外表面进行强化传热。然而，应当注意根据管的应用场合，管的外表面可以根本不需要设置增强传热的部分。在操作时，管壁在芯轴与刀轴之间移动，压力施加在管壁上。

开槽工具200上设置有所希望的内表面图案的镜像图样，因此当管100与开槽工具200接合时，开槽工具200会在管100的内表面104上形成所需的图案。所需的内表面图案包括主凹槽108，如图1所示。在管100的内表面104上形成主凹槽108后，管100遇到靠近开槽工具200并且位于开槽工具200下游的切割/提升工具300。如前说明的，切割/提升工具300的一个或多个切割边缘304切穿内表面104以便形成凸起110。

当凸起110与外部翅片同时形成并且切割/提升工具300被固定(即没有旋转或轴向移动)时，管100自动地旋转并伴有轴向移动。在这种情况中，凸起110的轴向节距P_a，p由下面的公式决定：

$P_{a,p}=\frac{P_{a,o}\·Z_o}{Z_i}$

其中：

P_a，o为外部翅片的轴向节距；

Z_o为管的外径上翅片的头数；和

Z_i为切割/提升工具300上刀尖302的个数。

为获得到特定的凸起轴向节距P_a，p，也可旋转切割/提升工具300。管100和切割/提升工具300可按相同的方向旋转，或可选的，管100和切割/提升工具300按相反方向旋转。为获得到预定的凸起轴向节距P_a，p，切割/提升工具300所需的旋转(按每分钟转动次数(RPM))可用下面的公式计算：

${\mathrm{RPM}}_{\mathrm{tool}}=\frac{{\mathrm{RPM}}_{\mathrm{tube}}(P_{a,o}\·Z_o-P_{a,p}\·Z_i)}{Z_i\·P_{a,p}}$

其中：

RPM_tool为管100的旋转频率；

P_a，o为外部翅片的轴向节距；

Z_o为管的外径上翅片的头数；

P_a，p为凸起110的所需轴向节距；和

Z_i为切割/提升工具300上刀尖302的个数。

如果这个计算结果为负，则切割/提升工具300按与管100相同的方向旋转以获得所需的节距P_a，p。或者，如果这个计算结果为正，则切割/提升工具300按与管100相反的方向旋转以获得所需的节距P_a，p。

应当注意到，虽然所示的凸起110的形成是在形成主凹槽108的同一操作工序中实现的，但是可以用一带预成形的主凹槽108的管在与形成主凹槽108的操作分开的操作工序中制成凸起110。这通常需要一组件以便使得切割/提升工具300或管100旋转并沿着管轴线移动切割/提升工具300和管100。而且，优选地设置一(未示出的)支撑件来相对于内管表面104确定切割/提升工具300的中心。

在这种情况下，凸起110的轴向节距P_a，p由下面的公式限定：

P_a，p＝X_a/(RPM·Z_i)

其中：

X_a为管100和切割/提升工具300之间的相对轴向速度(距离/时间)；

RMP为切割/提升工具300和管100之间相对旋转频率；

P_a，p为凸起110的所需轴向节距；和

Z_i为切割/提升工具300上刀尖12的个数。

这个公式适合(1)管100仅仅轴向移动(即不旋转)和切割/提升工具300仅仅旋转(即不轴向移动)时；(2)管100仅仅旋转而切割/提升工具300仅仅轴向移动时；(3)切割/提升工具300旋转并轴向移动，而管100被固定既不旋转也不轴向移动时；(4)管100旋转并轴向移动，而切割/提升工具300被固定既不旋转也不轴向移动时；和(5)上述的任意结合。

借助本发明的内管表面104，产生了流体流动的附加路径(在凸起110之间穿过副凹槽112)从而优化热传递和压降。图5C示出了这些用于流体流经管100的附加路径。这些路径附加于形成在主凹槽108之间的流体流通路径。这些附加路径具有相对于管轴线s的螺旋角α₁。角α₁是由相邻主凹槽108形成的凸起110之间的角。用下面的表达式可通过调节凸起110的节距P_a，p来调节螺旋角α₁和经管100的路径128的取向：

$P_{a,p}=\frac{P_{a,r}\·\tan \left(\mathrm{\α}\right)\·\mathrm{\π}{D}_i}{\mathrm{\π}{D}_i\·(\tan \left(\mathrm{\α}\right)+\tan \left({\mathrm{\α}}_1\right)){\±P}_{a,r}\·\tan \left(\mathrm{\α}\right)\·\tan \left({\mathrm{\α}}_1\right)\·Z_i}$

其中：

P_a，r为主凹槽108的轴向节距；

α为主凹槽108至管轴线s的角度；

α₁为凸起110之间所需的螺旋角；

Z_i为在切割/提升工具300上的刀尖302的个数；以及

D_i为从管100的内表面18测量的管1001的内径。

依据本发明制成的管100优于现有的管。图14-16的曲线示出了依据本发明的实施例的传热表面的强化性能。图14示出了对于热通量的纵横比的效果。图15是对于热通量的每英寸凸起(翅片)的效果。图16是带有微小翅片的铜传热表面的不同类型的热通量的比较。X轴表示热通量(W/cm²)，Y轴表示温度改变减去壁(wall)温度减去主体(bulk)温度(ΔT(℃)-T_wall-T_bulk)。

平滑线表示HFE-7100的铂丝检测。实心圆表示由带有银焊料的粗糙化的铜制成的管。开的正方形表示在管上的镍铬合金表面。浅的X表示依据本发明的实施例制成的管样品。十字表示依据本发明的替代实施例制成的管样品。深的X表示依据本发明的替代实施例制成的管样品。星表示依据本发明的替代实施例制成的管样品。深的闭合圆表示依据本发明的替代实施例制成的管样品。闭合的菱形表示依据本发明的替代实施例制成的管样品。带有半阴影标记的实线表示依据本发明的另一替代实施例制成的管样品。带有阴影标记的实线表示依据本发明的另一替代实施例制成的管样品。

进行实验的传热表面是每英寸大致具有185个凸起的平的铜表面。凸起的高度大约为0.024英寸(0.6096毫米)，厚度大约为0.0027英寸(0.0688毫米)。本发明的传热表面的效率是粗糙铜板的大约八倍，并且是多孔铜制品的大约两倍。

上述的描述是用于是图解、解释和说明本发明实施方案的目的。对于本领域那些技术人员来讲，对这些实施方案的进一步改变和修改是显而易见的，并且可以不脱离本发明的精神或范围地作出。

Claims (3)

1.一种管，其包括：内表面、外表面、和纵向轴线，其中该内表面包括至少一个凸起，所述凸起由以下形成：

具有主凹槽切割深度的至少两个主凹槽；和

具有副凹槽切割深度的至少一个副凹槽，该副凹槽切割深度至少与所述至少两个主凹槽中的每一主凹槽的主凹槽切割深度一样大；

其中，主凹槽、凸起、和副凹槽形成一沸腾腔。

2.一种制造具有一纵向轴线的管的方法，其包括：

a.以相对于该纵向轴线的一角度切入该管的内表面至一切割深度，以便形成主凹槽；

b.以相对于该纵向轴线的一角度切入该内表面至一切割深度以切成副凹槽，从而形成内表面层；

c.提升该内表面层以便形成具有凸起高度、凸起厚度、和凸起节距的凸起。

3.一种强化管的内表面的方法，其包括：

a.将一工具安装到轴上，该工具包括工具轴线和至少一个刀尖，该刀尖至少由第一平面、第二平面、和第三平面相交形成，并且具有切割边缘和提升边缘；

b.在该管中定位该工具；

c.实现在该管与该工具之间的相对旋转和相对轴向运动，以便至少部分地切入该管的内表面，从而形成多个层和凹槽并提升所述层以形成凸起。

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