一種套片燒結一體式外翅片換熱管的製作方法
2023-12-02 01:10:11
一種套片燒結一體式外翅片換熱管的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種套片燒結一體式外翅片換熱管，包括基管和多個具有一定厚度的外翅片單元；外翅片單元包括環狀部分和若干延伸部分，延伸部分的一端與環狀部分的外圍相接；外翅片單元沿著軸向依次套接在基管外。本實用新型利用外翅片單元逐次螺旋層疊燒結的方式製得換熱管，該一體式換熱管傳熱性能上大大優於傳統外翅片管，同時，生產效率高，利於推廣、便於維護，此外翅片換熱管具有結構緊湊、翅片面積大、翅片管外形多樣等優勢，可在能源、化工、製冷、電子散熱等高傳熱領域推廣應用。
【專利說明】一種套片燒結一體式外翅片換熱管
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及強化換熱【技術領域】，尤其涉及一種套片燒結一體式外翅片換熱管。
【背景技術】
[0002]翅片管散熱器是氣體與液體熱交換器中使用最為廣泛的一種換熱設備。它主要通過在換熱管的表面添加翅片，增大換熱管的外表面積(或內表面積)和促進湍流，從而達到提高換熱效率的目的。為了提高其傳熱性能，常用的方法是增大翅片管的傳熱面積、強化槽道、減小翅片與基管的接觸熱阻。
[0003]目前，對於外翅片管的加工方法來說，一類是翅片與基管分離加工，然後利用一些工藝使兩者結合在一起，如冷軋嵌入翅片管、高頻焊接翅片管等；另一類是翅片與基管作為整體式加工，如熱軋翅片管等。然而，分離式翅片管存在翅片結構不緊湊、翅片布局單一以及接觸熱阻大的難題；整體式翅片管則面臨工藝複雜、加工成本高、翅片增加面積有限的缺點。這些都將不利於翅片換熱管換熱效率的提高，甚至難以滿足使用要求。
[0004]目前尚未存在一種既能使工藝簡單、加工成本低、加工效率高，又能翅片形狀多樣且翅片結構緊湊，具有高的換熱效率的製造方法。
實用新型內容
[0005]針對現有技術中存在的技術問題，本實用新型的目的是:提供一種工藝簡單、使翅片形狀多樣且具有較高換熱效率的一種套片燒結一體式外翅片換熱管。本實用新型同時具有內外翅片結構，能顯著提高強化換熱性能。
[0006]為了達到上述目的，本實用新型採用如下技術方案:
[0007]—種套片燒結一體式外翅片換熱管，包括基管和多個具有一定厚度的外翅片單元；外翅片單元包括環狀部分和若干延伸部分，延伸部分的一端與環狀部分的外圍相接；外翅片單元沿著軸向依次套接在基管外。採用這種結構後，由於延伸部分的形狀、數量均可靈活選擇，且外翅片單元在基管上放置的位置、角度均可靈活選擇，因此翅片形狀多樣。
[0008]延伸部分在環狀部分外沿著圓周均勻分布；延伸部分的朝向軸向的表面為平板狀或彎曲狀。採用這種結構後，有效增大翅片表面的傳熱面積，提高傳熱效率。
[0009]多個外翅片單元的形狀一致，相鄰外翅片單元的延伸部分周向錯開一個角度，所有外翅片單元的延伸部分構成多條平行的具有45-90度螺旋角的槽道；槽道的數量與單個外翅片單元的延伸部分的個數相同。採用這種結構後，有效增強換熱管外表的紊流，提高傳熱效率。
[0010]外翅片單元的環狀部分的厚度大於延伸部分的厚度，環狀部分凸出於延伸部分形成翻邊。採用這種結構後，翻邊使得外翅片單元與基管之間的接觸面增大，安裝更牢固；翻邊可使相鄰外翅片單元的延伸部分之間留有間隔，增大傳熱面積，增強液體紊流，提高傳熱效率。[0011]翻邊位於延伸部分的一側；相鄰外翅片單元的擺放方向一致且彼此緊貼。採用這種結構後，結構緊湊。
[0012]外翅片單元與基管之間過盈配合。採用這種結構後，結構更緊湊、連接更緊密。
[0013]基管的材料為銅、鋼或鋁；外翅片單元的材料為銅、鋼或鋁。採用這種結構後，有效提升傳熱效率。
[0014]一種套片燒結一體式外翅片換熱管的製造方法，依次包括如下步驟:a.製造基管，基管的內表面可為光滑內表面或帶翅槽內表面；通過衝壓的方式製得外翅片單元；b.將外翅片單元依次套接在基管外；c.當基管的內表面為光滑內表面時，對基管採取機械脹管或者液壓脹管處理，使得外翅片單元和基管過盈緊密接觸；當基管的內表面為帶翅槽內表面時，對基管採取液壓脹管處理，使得外翅片單元和基管過盈緊密接觸；d.保溫燒結處理，外翅片單元之間、外翅片單元和基管之間相互聯結成一整體，得到套片燒結一體式外翅片換熱管。採用這種方法後，利用外翅片單元逐次螺旋層疊燒結的方式製得換熱管，加工成本低、加工效率高、製作工藝簡單、適合於大批量生產，製備所得換熱管具有緊湊的翅片結構、大的翅片面積，能顯著提高強化換熱性能。
[0015]步驟a中，基管通過軋制、熱擠壓、冷擠壓或壓鑄方法製造；步驟b中，相鄰外翅片單元錯開一個角度依次螺旋層疊布置；步驟d中，保溫燒結採用的設備是真空燒結爐或氣氛保護爐。
[0016]步驟d中，燒結溫度為外翅片單元材料熔點溫度的0.7至0.8倍，保溫時間為30至90分鐘。
[0017]總的說來，本實用新型具有如下優點:
[0018]1、本實用新型的套片燒結一體式外翅片換熱管具有沿基管外圓周均勻分布的厚度、大小、形狀可調的外翅片，外翅片單元與基管之間、相鄰外翅片單元間通過燒結相連，不存在接觸熱阻。
[0019]2、本實用新型的套片燒結一體式外翅片換熱管比常規翅片管具有更大的比表面積(延伸部分軸向和周向均有間隙)，因此傳熱速度更快，傳熱效率更高，能廣泛應用於能源、化工、製冷等領域。
[0020]3、本實用新型製造方法加工效率高、且加工成本低、製造工藝簡單，便於推廣。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為套片燒結一體式外翅片換熱管的立體圖。
[0022]圖2為外翅片單元的立體圖。
[0023]圖3為外翅片單元套片和基管的裝配示意圖。
[0024]其中，I為延伸部分，2為環狀部分，3為基管。
【具體實施方式】
[0025]下面將結合附圖和【具體實施方式】來對本實用新型做進一步詳細的說明。
[0026]參照圖1-圖3，一種套片燒結一體式外翅片換熱管的製造方法，包括如下步驟:
[0027]a.通過軋制、熱擠壓、冷擠壓或其他壓鑄方法製造基管，本實例基管內表面為光滑內表面；[0028]根據外翅片單元的設計參數製作出衝壓模具，利用衝壓設備在基板上製得外翅片單元；
[0029]b.將製備好的外翅片單元逐次層疊在基管上，可按45-90度螺旋角縱向排布；
[0030]c.將裝配好的換熱管採用機械脹管、液壓脹管等方式進行脹管，使外翅片單元與基管過盈緊密接觸；
[0031]d.將脹管完成的換熱管放入真空燒結爐或者氣氛保護爐中，進行保溫燒結，保溫燒結完成後，隨爐冷卻至室溫，即可得套片燒結一體式外翅片換熱管。
[0032]本實施例中，如圖2所示，外翅片單元包括環狀部分和與環狀部分相接的多個延伸部分。外翅片單元材料為銅。延伸部分截面為矩形，延伸部分高度5mm、寬度2mm、厚度1mm，環狀部分凸出於延伸部分的翻邊的高度為2mm，所製備的換熱管總長200mm。
[0033]首先，如圖2所示，利用具有相同截面參數的衝壓模具衝壓製得外翅片單元，其成型精度可控，加工效率高。接著，將外翅片單元去油汙，清洗乾淨並烘乾。下一步，如圖3所示，將外翅片單元逐次層疊在基管3上，注意外翅片單元可以按一定螺旋角排布，這樣形成的槽道即呈現相應的螺旋角，有利於造成氣體或者液體紊流，提高傳熱性能。然後，對基管進行脹管，可採用機械脹管或液壓脹管的方式。再將脹管完成後的換熱管放入真空燒結爐，設定燒結溫度750°C，燒結時間90min，燒結完成隨爐冷卻至室溫，即可得套片燒結一體式外翅片換熱管。
[0034]除了本實施例提及的方式外，延伸部分的截面形狀可為梯形、V形或扇形等；延伸部分的數量和位置可以自由選取；同一換熱管採用的外翅片單元的形狀可為相同或不同的，相鄰外翅片單元之間可緊靠或相隔一段距離。這些變換方式均在本實用新型的保護範圍內。
[0035]上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式並不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種套片燒結一體式外翅片換熱管，其特徵在於:包括基管和多個具有一定厚度的外翅片單元；外翅片單元包括環狀部分和若干延伸部分，延伸部分的一端與環狀部分的外圍相接；外翅片單元沿著軸向依次套接在基管外。
2.按照權利要求1所述的一種套片燒結一體式外翅片換熱管，其特徵在於:所述延伸部分在環狀部分外沿著圓周均勻分布；延伸部分的朝向軸向的表面為平板狀或彎曲狀。
3.按照權利要求2所述的一種套片燒結一體式外翅片換熱管，其特徵在於:所述多個外翅片單元的形狀一致，相鄰外翅片單元的延伸部分周向錯開一個角度，所有外翅片單元的延伸部分構成多條平行的具有45-90度螺旋角的槽道；槽道的數量與單個外翅片單元的延伸部分的個數相同。
4.按照權利要求1所述的一種套片燒結一體式外翅片換熱管，其特徵在於:所述外翅片單元的環狀部分的厚度大於延伸部分的厚度，環狀部分凸出於延伸部分形成翻邊。
5.按照權利要求4所述的一種套片燒結一體式外翅片換熱管，其特徵在於:所述翻邊位於延伸部分的一側；相鄰外翅片單元的擺放方向一致且彼此緊貼。
6.按照權利要求1所述的一種套片燒結一體式外翅片換熱管，其特徵在於:所述外翅片單元與基管之間過盈配合。
7.按照權利要求1所述的一種套片燒結一體式外翅片換熱管，其特徵在於:所述基管的材料為銅、鋼或鋁；外翅片單元的材料為銅、鋼或鋁。
【文檔編號】F28F1/42GK203586907SQ201320723123
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年11月15日 優先權日:2013年11月15日
【發明者】湯勇, 張仕偉, 唐陶, 申眾孚, 萬珍平 申請人:華南理工大學