CN2798021Y - 一种双面强化的降膜式传热管 - Google Patents

Abstract

本实用新型属传热设备技术领域，具体涉及一种双面强化的降膜式翅片管。由管主体、翅台、翅根槽、内螺纹、凹槽组成。其中，管主体的外表面沿周向分布有突起的翅台，翅台之间沿周向设有翅根槽，管主体的内表面分布有来复线式内螺纹，管主体的内螺纹通过周向凹槽均匀分隔。本实用新型由于设置梯形突起翅台和翅根槽，换热管轴向和周向亲水性均大大提高，提高了制冷剂降膜传热的传热性能；管内使用三维的交叉内螺纹进一步提高了对流换热系数，尤其适合于管内紊流对流传热的场合；可采用一次性成型加工工艺，加工效率高。

Description

一种双面强化的降膜式传热管

技术领域

本实用新型属传热设备技术领域，具体涉及一种双面强化的降膜式翅片管。

背景技术

周向翅片管有多种形式，其中螺纹翅片管(低肋管)在工业中应用较为普遍，可以增加管子外表面换热面积，已经在制冷和其他工业领域得到广泛应用。由于静液柱高度的问题，在吸收式冷冻机的蒸发器和吸收器中广泛采用降膜式换热器，其壳体为真空条件下运行，使用制冷剂(例如水)喷淋(或滴淋)在水平排列的多排传热管上，管内载冷剂(例如水)进行冷却或加热，利用管外的制冷剂及管内的载冷剂间进行热交换。

如在吸收式冷冻机蒸发器中，用管内的水加热管壁，使得分布在管外表面的制冷剂在真空情况下蒸发，传热管的换热能力与制冷剂在外表面的分布及扩散能力密切相关，传热管外壁的亲水性提高，可增加有效换热面积并且减薄液膜，这样就可以减小液膜热阻以促进热交换。鉴于实际应用中，有时管外是流体的相变换热过程，管外管内实际热阻接近，并且如果管外经强化换热设计，管内热阻可能比管外更大；这时，在管内加工出强化换热表面，可以进一步强化传热。传统的内部强化传热管，管内为二维的来复线，或称为内螺纹，如采用三维形状的内表面可以进一步增加换热面积，提高管内的传热系数。

传统的强化传热管在管外设有周向的螺纹，增加了换热面积，但在管外制冷剂流体容易周向流动，轴向流动很少或几乎没有，从而局限了制冷剂的湿润区域的扩展。对多排排列的管簇，制冷剂液体滴落的位置接近，这样累计到下面几排，液膜累积较厚，液膜热阻较大，影响传热，在换热管表面分布不均匀，甚至有些区域是“干燥”的，这些区域不能有效的实现蒸发换热，另外也容易造成管表面液滴飞溅，增加了制冷剂循环量，也影响了实际有效换热面积。

发明内容

本实用新型的目的在于提出一种既可增加管外轴向亲水性，又可增大管内表面积进一步强化换热的降膜式传热管。

本实用新型提出的降膜式传热管，采用双面强化传热的方式，其结构如图1和图2所示。其中，管主体1的外表面沿周向分布有突起的翅台2，翅台2之间沿周向设有翅根槽3；管主体1的内表面分布有来复线式的内螺纹4，沿周向有凹槽5，周向凹槽5位置与管外相应的翅台2对应，管主体1的内螺纹4被周向凹槽5均匀分隔。

本实用新型中，管外表面的翅台2间的轴向间距为0.8～2.8mm，翅台2的轴向长度为0.5～1.87mm，周向长度小于轴向长度即可，翅台2的高度为0.35～0.8mm，翅台间沿轴线形成较长的渠道，有利于水在轴向的扩散和延长水在表面的停留时间，便于液膜蒸发换热，但如翅台的高度过高，不利于管表面亲水性，并且消耗基管材料多，如翅台的高度过低，其换热面积较小。

本实用新型中，翅根槽3呈矩形或圆点状，翅根槽3的深度为0.04～0.12mm，圆形状的直径或矩形状的长边小于0.5mm，这样提供了翅根部的周向的水流的气化核心，其蒸法换热也被加强。

本实用新型中，管主体1的内螺纹4的高度为0.15～0.4mm，与轴线的角度呈40～46度，螺纹头数为8～30头。

本实用新型中，翅台2的形状呈四方锥台形，锥台形成坡面，以利于制冷剂(如水)的扩散。

本实用新型中，传热管内外表面的设置既增加了换热面积，同时管主体外表面在轴向开槽分割，使得液膜轴向流动得更顺利，因而，大大改善轴向的湿润扩散性，突起的翅台与翅根部以及翅根槽对于制冷剂表面张力各不相同，从而形成了液膜流动的动力，即提高了传热管外表面的亲水性；由于重力作用，流体在传热管表面形成的液膜容易沿周向滴落，而翅根槽可以增加翅根部局部亲水性，并且适当增加了周向流动的阻力，提高冷媒在周向管表面的滞留性，有利于液膜的蒸发；这样湿润性提高，使得单根管的换热系数可以提高；另外由于液体滴落到下一层换热管的位置可以变换，同样有利于下一层换热管湿润性的改善，各排换热管的湿润面积(即有效换热面积)均可以提高，所以提高了整个换热器的换热性能。

管主体内增加内螺纹后可强化换热管内对流换热的紊流度，从而强化换热；特别是在管外采用强化表面的情形下，管内和管外的热阻较接近，对管内进一步强化，可以有效提高整体的传热性能。本实用新型管外表面的设置可同时对管内的内螺纹线进行周期性的分割，从而形成三维的内螺纹，相比较普通的内螺纹，既增加了换热面积，又使流体传热边界层在轴向周期性受到破坏，流体传热边界层的厚度可以减薄，进一步提高对流换热系数。

本实用新型的工作过程如下：

将本实用新型管主体1固定在换热器6(蒸发器)的管板7上，载冷剂(如水)从水室入口12流经实用新型管主体1的管内，与管外制冷剂换热，再从水室出口11流出；制冷剂通过换热器上部的喷淋头13喷淋或滴淋在本实用新型外壁，在管外壁的加热下蒸发，成为气体，从出口10流出换热器，未蒸发的液体通过循环泵8打至喷淋头13继续循环，由于制冷剂蒸发吸热，本实用新型管内的载冷剂被冷却。由于前述的管主体1的外壁构造有利于喷淋在管外的制冷剂液膜的扩散性，及延长液膜在表面停留时间，从而有效促进蒸发换热系数；而在管内，三维的内螺纹构造可有效提高管内换热系数，从而整体换热系数得到提高，也增大了换热器6的性能和降低金属耗量。

本实用新型与现有技术相比有如下的优点和效果：

(1)由于设置梯形突起翅台和翅根槽，与传统的连续周向翅片相比，换热管轴向和周向亲水性均大大提高，提高了制冷剂降膜传热的传热性能；

(2)管内三维的交叉内螺纹进一步提高了对流换热系数，尤其适合于管内紊流对流传热的场合；

(3)可采用一次性成型加工工艺，加工效率高，其较低的翅高，相对普通外螺纹管可以节省基体原材料30％以上。

附图说明

图1是本实用新型外表面轴测示意图。

图2是本实用新型内表面轴测示意图。

图3是本实用新型剖面图。

图4是本实用新型横截面图。

图5是本实用新型应用实施例图。

图中标号：1为管主体，2为翅台，3为翅槽，4为内螺纹，5为凹槽，6为换热器，7为管板，8为循环泵，9为制冷剂入口，10为制冷剂出口，11为水室出口，12为水室入口，13为喷淋头。

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本实用新型，但不限于本实施例。

实施例1，按图1，2，3，4所示，加工和制造本换热管。管主体1材料可选用铜和铜合金材料或其他金属，换热管外径为16mm，壁厚为1mm，采用专用的轧管机并用挤压加工的方式进行，管内和管外同时一体化加工。管主体1外表面上加工了沿周向的翅台2和翅根部周向均匀分布的翅根槽3；在管内的内螺纹为来复线式，内螺纹4被固定距离的周向凹槽5分割开，这样形成三维形状的里脊，进一步增强管内换热。

翅台2的形状呈四方锥台形，由于锥台形成坡面，利于制冷剂(水)的扩散；轴向翅间距为2.31mm，翅台2轴向长度为1.8mm，翅台2周向长度为0.6mm。按图3圆周上翅台的数量为40-80个，这样沿轴线翅台间形成较长的渠道，有利于水在轴向的扩散和延长水在表面的停留时间，便于液膜蒸发换热。翅台2的高度为0.65mm，过高的高度不利于管表面亲水性，并且消耗基管材料多，过低的翅台，其换热面积较小。翅根槽为矩形，翅根槽的深度为0.08mm，矩形长小于0.5mm，这样提供了翅根部周向水流的气化核心，蒸法换热被加强。

本实用新型在管内同时可加工出内螺纹，以强化管内的换热系数，管主体内螺纹的高度越高，螺纹头数越多，其管内换热强化也越多，但同时也增加了管内流体的阻力，因此内螺纹4的高度为0.3mm，与轴线的角度C为46度，螺纹头数为24头。由于管外的翅台设置和加工，在管内会自然形成凹槽5将内螺纹按固定距离隔断，这样形成了三维的内部强化表面，相比普通的内螺纹，进一步增加换热面积，同时流体传热边界层在轴向周期性受到破坏，可减薄流体传热边界层的厚度，因此可提高对流换热系数。

Claims (5)

1、一种双面强化的降膜式传热管，其特征在于管主体(1)的外表面沿周向分布有突起的翅台(2)，翅台(2)之间沿周向设有翅根槽(3)；管主体(1)的内表面分布有来复线式的内螺纹(4)，沿周向有凹槽(5)，周向凹槽(5)位置与管外相应的翅台(2)对应，管主体(1)的内螺纹(4)被周向凹槽(5)均匀分隔。

2、根据权利要求1所述的双面强化的降膜式传热管，其特征在于管外表面的翅台(2)间的轴向间距为0.8～2.8mm，翅台(2)的轴向长度为0.5～1.87mm，周向长度小于轴向长度即可，翅台(2)的高度为0.35～0.8mm。

3、根据权利要求1所述的双面强化的降膜式传热管，其特征在于翅根槽(3)呈矩形或圆点状，翅根槽(3)的深度为0.04～0.12mm。

4、根据权利要求1所述的双面强化的降膜式传热管，其特征在于管主体(1)的内螺纹(4)的高度为0.15～0.4mm，与轴线的角度呈40～46度，螺纹头数为8～30头。

5、根据权利要求1所述的双面强化的降膜式传热管，其特征在于翅台(2)的形状呈四方锥台形。

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