一種強化冷凝管的製作方法

2023-06-03 09:46:16

專利名稱：一種強化冷凝管的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種強化冷凝管，用作製冷和空調系統以及能源與動力設備中的 冷凝器的熱交換部件，屬於熱交換部件技術領域。
背景技術：
在製冷、空調、過程工程、石油化工以及能源與動力工程等領域，常常涉及到液體 在管束外表面的凝結。尤其是製冷與空調系統中所用的冷凝器，蒸汽在管外凝結時的相變 換熱熱阻與管內強制對流換熱熱阻相當甚至大於管內強制對流換熱熱阻，因此，強化管外 的凝結換熱對於提高冷凝器的傳熱性能可以起到顯著的效果。而在電廠中所用的凝汽器， 由於冷凝水的量很大，冷凝液膜的熱阻不可忽視，採用具有良好排液性能的三維低翅片冷 凝管可以有效加速排液，減小液膜的傳熱熱阻，從而提高凝汽器的傳熱性能。關於凝結換熱機理的研究表明，液膜的導熱熱阻是凝結傳熱熱阻的主要部分，因 此，強化冷凝傳熱的關鍵是儘可能減小冷凝液膜的厚度。實現這一目的需要同時從兩個方 面入手，一方面是在換熱表面生成特殊的擴展表面，改變液膜的表面張力分布，冷凝液在表 面張力的作用下堆積在擴展表面的凹槽部位，在凹槽部位傳熱將被消弱，但擴展表面的尖 銳部位的液膜則變得很薄，傳熱效果顯著提高，因此，總體傳熱性能可以得到有效提高；另 一方面是設法提高擴展表面的排液速度，防止擴展表面被冷凝液壅塞，其原理是或者採用 尖銳擴展表面減小表面張力滯留液滴的作用，或者利用槽道引導冷凝液積聚增加重力對液 滴脫離的作用，從而加速液滴的脫離。中國專利ZL93101513. 8(授權公告號CN1077979C)公開的冷凝器熱交換管在外 翅片上壓出多個彼此之間有間距的凹口，在壓出時同時形成從外翅片側壁面上伸出的橫向 凸出部分，形成三維擴展表面。中國專利ZL95118179.3(授權公告號CN1090751C)公開的 冷凝器熱交換管通過在外翅片上切割出凹槽，形成的齒臺具有尖端，使得擴展表面的排液 能力得到加強。美國專利US005775411A公開了一種冷凝管的三維擴展表面結構，通過在 外翅片的側表面切出三角形、梯形或U形凹面來改變擴展表面的表面張力分布，美國專利 US005803165A公開的冷凝管三維擴展表面則具有類似百褶裙的表面結構。中國發明專利申 請公布說明書(申請號200710036470. 3，公開號CN101004337A)公開的一種強化冷凝用傳 熱管在翅片壁上沿周向設有相互平行或錯開的橫翅，形成上翅間槽和下翅間槽。中國專利 ZL200510041468. 6(授權公告號CN100365369C)公開的一種傳熱管在翅片壁上沿周向設有 用於構成複式空穴結構的橫翅。上述文獻對熱交換管的外壁表面即習慣所稱的外翅片的結 構的共同特點是形成三維翅片結構，利用表面張力在三維翅片結構上的不同分布形成有效 的薄液膜區，提高凝結換熱性能。近年來，人們一直在致力於對冷凝管的翅片表面的結構進行探索，並尋求能使翅 片末端更為尖銳的加工方法，使凝結換熱的換熱係數進一步提高，並使傳熱管的重量有所 下降。對於高效冷凝管，由於冷凝液的流量較大，因此冷凝管的三維擴展表面的設計應更注 重其排液效果。然而，在已公開的文獻中尚未見諸有表現於冷凝器熱交換管管外的外翅片的結構能體現出通過設計出冷凝液排液通道來提高凝結換熱係數的技術啟示，也未見諸有 通過一種合適的機械加工方法在強化傳熱管的外翅片表面加工出合適的冷凝液排液通道 以提高凝結換熱係數的加工手段。
發明內容本實用新型的任務是要提供一種強化冷凝管，這種強化冷凝管不但能利用冷凝液 膜的表面張力作用降低翅片上的液膜厚度，而且能構成便於冷凝液積聚的連貫通道加快排 液的三維擴展表面，從而提高冷凝管的傳熱性能。本實用新型的任務是這樣來完成的，一種強化冷凝管，包括管體和由所述管體上 的材料沿管體的半徑方向延展並且在管體的外表面繞管體呈螺旋狀延伸而成的與管體構 成為一體的外翅片以及位於相鄰外翅片之間的主凹槽，特徵在於所述外翅片的頂部以間 隔狀態地開設有切口，而外翅片的一側同樣以間隔狀態地開設有第一副凹槽，第一副凹槽 自所述切口的底部向下延伸至所述的主凹槽。一種強化冷凝管，包括管體和由所述管體上的材料沿管體的半徑方向延展並且在 管體的外表面繞管體呈螺旋狀延伸而成的與管體構成為一體的外翅片以及位於相鄰外翅 片之間的主凹槽，特徵在於所述外翅片的頂部以間隔狀態地開設有切口，而在外翅片的 一側同樣以間隔狀態地開設有第一副凹槽，並且在外翅片的另一側還間隔開設有第二副凹 槽，第一、第二副凹槽的位置彼此對應並且各自從所述切口的底部向下延伸至所述的主凹 槽。在本實用新型的一個具體的實施例中，所述的第一、第二副凹槽和切口三者共同 地形成一條形狀呈η形的貫通槽道。在本實用新型的另一個具體的實施例中，所述的切口為深切口、淺切口和寬切口 中的任意一種或者其組合，其中所述的深切口與所述管體軸線之間構成有一第一夾角，淺 切口與所述管體軸線之間構成有一第二夾角，而所述寬切口與所述管體軸線之間構成有第
三夾角。在本實用新型的又一個具體的實施例中，所述的深切口的深度為0. 2-0. 5mm，寬度 為0. 05-0. 5mm，相鄰深切口之間的間距為0. 6-2. 0mm。在本實用新型的再一個具體的實施例中，所述的淺切口的深度為0. 05-0. 2mm,寬 度為0. 01-0. 2mm，相鄰淺切口之間的間距為0. 1-0. 6mm。在本實用新型的還一個具體的實施例中，所述的寬切口的深度為0. 2-0. 5mm，寬度 為0. 1-1. 0mm，相鄰寬切口之間的間距為0. 6-2. 0mm。在本實用新型的更而一個具體的實施例中，所述的第一、第二、第三夾角各為 0-50° 。在本實用新型的又更而一個具體的實施例中，所述的深切口與所述的淺切口呈兩 隔一或一隔一配置；所述的深切口與寬切口呈兩隔一配置；所述的淺切口與寬切口呈兩隔
一配置或呈一隔一配置。在本實用新型的還更而一個具體的實施例中，所述的第一、第二副凹槽的寬度各 為 0. 01-0. 5mm，深度各為 0. 01-0. 2mm。本實用新型推薦的強化冷凝管與已有技術中的翅片管相比的優點由於在外翅片的頂部開設了切口，並且在外翅片的一側開設了直接通向主凹槽的底部的第一副凹槽或者 在外翅片的兩側開設了直接通向主凹槽的底部的第一、第二副凹槽，從而使得在切口處積 聚的以及在切口兩邊分布的冷凝液在液膜表面張力的作用下向第一副凹槽或同時向第一、 第二副凹槽匯聚，並且流向主凹槽，從而可顯著改善冷凝管的排液，使凝結換熱得到強化。

圖1為本實用新型強化冷凝管的第一實施例結構圖。圖2為本實用新型強化冷凝管的第二實施例結構圖。圖3為本實用新型強化冷凝管的切口的第一實施例示意圖。圖4為本實用新型強化冷凝管的切口的第二實施例示意圖。圖5為本實用新型強化冷凝管的切口的第三實施例示意圖。圖6為本實用新型強化冷凝管的切口的第四實施例示意圖。
具體實施方式
為了使專利局的審查員尤其是公眾能夠更加清楚地理解本實用新型的技術實質 和有益效果，申請人將在下面以實施例的方式結合附圖作詳細說明，但是對實施例的描述 均不是對本實用新型方案的限制，任何依據本實用新型構思所作出的僅僅為形式上的而非 實質性的等效變換都應視為本實用新型的技術方案範疇。實施例1 請見圖1，獲得圖1結構的強化冷凝管的具體措施是先在管體1的外壁上用刀具 切割成或軋制出切口 4，然後在已經切出有切口 4的管體1的外壁上軋制出外翅片2，同時 在外翅片2的一側形成第一副凹槽如，軋制方式大體上可以參見由中國發明專利申請公開 號CN101240987A所公開的「強化傳熱管及其製作方法」的專利說明書。第一副凹槽fe的 數量與切口 4相等。在軋制過程中，使管體1上的材料沿管體1的半徑方向延展並且在管 體1的外表面繞管體1呈螺旋狀延伸，藉以形成與管體1構成為一體的外翅片2，被軋制出 的外翅片2與管體1之間沒有一接觸熱阻，在軋制外翅片2時，管體1上的材料被切槽刀具 壓向相鄰外翅片2之間的主凹槽3的底部，被壓下的部位在處於切口 4的位置處由於切口 4造成的材料缺乏，從而在外翅片2的一側側面形成第一副凹槽5a，也就是說在外翅片2的 一側形成自切口 4的底部一直延伸到主凹槽3的第一副凹槽5a，該第一副凹槽fe實質上就 是切口 4在軋制外翅片2時在外翅片2的側面和主凹槽3的底部留下的痕跡。第一副凹槽 5a的寬度為0. 01-0. 5mm,較好地為0. 01-0. 4mm,更好地為0. 02-0. 03mm,最好為0. 025mm,本 實施例選擇0. 025mm ；第一副凹槽的深度為0. 001-0. 2mm，較好地為0. 003-0. 15mm，更好 地為0. 06-0. 12mm，最好為0. 08mm，本實施例選擇0. 08mm。實施例2 請見圖2，第一、第二副凹槽5a、5b和切口 4三者共同地形成一個形狀呈倒置的U 形或稱η形的貫通槽道，更具體地講，第一副凹槽fe從外翅片2的一側的根部即從主凹槽3 向切口 4延伸至切口 4的底部，與此同時，與第一副凹槽fe相對應的並且位於外翅片2另 一側的第二副凹槽恥自外翅片2的另一側的根部即主凹槽3向切口 4延伸，直到延伸到切 口 4的底部，從而由第一、第二副凹槽如、釙及切口 4三者共同形成倒置的U形的貫通槽道，即形成申請人在前面所講的η形的貫通槽道。這一結構使得外翅片2表面的冷凝液在表面 張力的作用下被拉入到切口 4中並且沿著第一、第二副凹槽如、恥流向相應的主凹槽3的 底部，對減薄外翅片2兩側的表面的液膜厚度十分有利，相對於實施例1僅在外翅片2的一 側構成的第一副凹槽fe而言具有更加明顯地提高冷凝換熱性能的長處。本實施例中的第 二副凹槽恥的寬度和深度與第一副凹槽fe相同，而第一副凹槽如的深度及寬度與實施例 1相同。其餘同對實施例1的描述。實施例3 請見圖3，由於切口 4有深、淺切口 4a、4b和寬切口如之別，因此，本實施例為深 切口 4a，由刀具切割或軋制的方式在管體1的外壁上加工出深切口 4a，深切口如的深度為 0. 2-0. 5mm,較好地為0. 2-0. 3mm,更好地為0. 22-0. 28mm,最好為0. 24mm,本實施例即選擇 0. 24mm ；深切口 4a的寬度為0. 05-0. 5mm,較好地為0. 1-0. 4mm,更好地為0. 15-0. 3mm,最好 為0. 2mm,本實施例在圖3中以b示意的深切口如的寬度為0. 2mm ；相鄰深切口如之間的 間距0. 6-2mm,較好為0. 6-1. 5mm,更好為0. 6-0. 8mm,最好為0. 68mm,本實施例選擇0. 68mm。 深切口如與管體1軸線之間所構成的第一夾角α 『的角度為0-50°，較好地為5-50°，更 好地為20-50°，最好為45°，本實施例選擇45°，其餘同對實施例1或2的描述。實施例4:請見圖4和圖5，在管體1的外壁上用刀具切割或軋制出切口 4，本實施例的切 口 4為淺切口 4b與寬切口如相組合，淺切口 4b與管體1軸線之間所形成的第二夾角 β為0-50°，較好地為5-45°，更好地為5-20°，最好為10°，本實施例選擇10° ；淺 切口 4b的深度為0. 05-0. 2mm,較好地為0. 006-0. 15mm,更好地為0. 08-0. 12mm,最好為 0. 1mm，本實施例選擇0. Imm;淺切口 4b的寬度為0.01-0. 2mm，較好地為0. 02-0. 15mm，更 好地為0. 03-0. 1mm，最好為0. 05mm，本實施例選擇0. 05mm ；相鄰淺切口 4b之間的間距為 0. 1-0. 6mm,較好地為0. 15-0. 4mm,更好地為0. 18-0. 3mm,最好為0. 25mm,本實施例選擇 0. 25mm。由圖4所示，寬切口如與管體1軸線之間所構成的第三夾角α 「為0_50°，較 好地為5-50°，更好地為10-45°，最好為35°，本實施例選擇35° ；寬切口如的深度 為0. 2-0. 5mm,較好地為0. 2-0. 45mm,更好地為0. 25-0. 4mm,最好為0. 35mm,本實施例選 擇0. ；35讓；寬切口 4c的寬度為0. 1-1. 0謹，較好地為0. 4-0. 9謹，更好地為0. 6-0. 8謹， 最好為0. 7mm,本實施例選擇0. 7mm ；相鄰寬切口如之間的間距為0. 6-2. Omm,較好地為 0. 8-1. 4mm，更好地為0. 9-1. 1_，最好為1. 0mm，本實施例選擇1. 0mm。由圖5所示，淺切口 4b與寬切口如既可呈兩隔一配置，也可呈一隔一配置，本實 施例呈兩隔一配置，它們是由不同規格的刀具或模具在管體1的外壁上切出，即由兩組刀 具或兩組模具先在管體1的外壁同時加工出淺切口 4b和寬切口如，然後按實施例1的描述 或按實施例2的描述成形出外翅片2，並且利用刀具一側延壓、刀具另一側切割，在刀具延 壓側將切口拉伸，在外翅片2的一側成形出第一副凹槽fe，或刀具兩側都延壓，同時在外翅 片2的兩側成形出第一、第二副凹槽fe、5b。實施例5 請見圖6，示出了深切口如與淺切口 4b相混合的切口 4的形式，淺切口 4b與深切 口乜呈兩隔一配置。當然，也可將深、淺切口 4a、4b呈一隔一配置。
6[0037] 除了上述實施例外，依據舉一反三原則，完全可以知道，切口 4在外翅片2上的構 成形式均以寬切口 4c出現，或均與淺切口 4b出現，或單獨以深切口如出現，還可以將深、 淺切口 4a、4b以及寬切口如三者相混合的形式出現，或將深切口如與寬切口 4c呈兩隔一 或一隔一配置。總之，切口 4為深、淺切口 4a、4b及寬切口如中的任意一種或者其任意組 合。因而不能以申請人給出的實施例來限制本實用新型的技術方案。
權利要求1.一種強化冷凝管，包括管體(1)和由所述管體(1)上的材料沿管體(1)的半徑方向 延展並且在管體(1)的外表面繞管體(1)呈螺旋狀延伸而成的與管體(1)構成為一體的 外翅片O)以及位於相鄰外翅片(2)之間的主凹槽(3)，特徵在於所述外翅片O)的頂部 以間隔狀態地開設有切口 G)，而外翅片(2)的一側同樣以間隔狀態地開設有第一副凹槽 ( )，第一副凹槽(5a)自所述切口(4)的底部向下延伸至所述的主凹槽(3)。
2.根據權利要求1所述的強化冷凝管，特徵在於在所述外翅片(2)的另一側還間隔開 設有第二副凹槽( ),該第二副凹槽(5b)與所述第一副凹槽(5a)的位置彼此對應並且各 自從所述切口(4)的底部向下延伸至所述的主凹槽(3)。
3.根據權利要求2所述的強化冷凝管，其特徵在於所述的第一、第二副凹槽(fe、5b)和 切口(4)三者共同地形成一條形狀呈η形的貫通槽道。
4.根據權利要求1或2或3所述的強化冷凝管，其特徵在於所述的切口(4)為深切口 (如)、淺切口 Gb)和寬切口 Ge)中的任意一種或者其組合，其中所述的深切口 Ga)與所 述管體(1)軸線之間構成有一第一夾角(α 『)，淺切口 Gb)與所述管體(1)軸線之間構成 有一第二夾角(β )，而所述寬切口 Ge)與所述管體(1)軸線之間構成有第三夾角(α 「)。
5.根據權利要求4所述的強化冷凝管，其特徵在於所述的深切口Ga)的深度為 0. 2-0. 5mm,寬度為0. 05-0. 5mm，相鄰深切口 Ga)之間的間距為0. 6-2. 0mm。
6.根據權利要求4所述的強化冷凝管，其特徵在於所述的淺切口Gb)的深度為 0. 05-0. 2mm,寬度為0. 01-0. 2mm，相鄰淺切口 Gb)之間的間距為0. 1-0. 6mm。
7.根據權利要求4所述的強化冷凝管，其特徵在於所述的寬切口Ge)的深度為 0. 2-0. 5mm,寬度為0. 1-1. 0mm，相鄰寬切口 Ge)之間的間距為0. 6-2. 0_。
8.根據權利要求4所述的強化冷凝管，其特徵在於所述的第一、第二、第三夾角(α『、 β、α 〃 )各為 0-50°。
9.根據權利要求4所述的強化冷凝管，其特徵在於所述的深切口Ga)與所述的淺切 口 Gb)呈兩隔一或一隔一配置；所述的深切口 Ga)與寬切口 Ge)呈兩隔一配置；所述的 淺切口 Gb)與寬切口 Ge)呈兩隔一配置或呈一隔一配置。
10.根據權利要求3所述的強化冷凝管，其特徵在於所述的第一、第二副凹槽(fe、5b) 的寬度各為0. 01-0. 5mm，深度各為0. 01-0. 2mm。
專利摘要一種強化冷凝管，屬於熱交換部件技術領域。包括管體和由所述管體上的材料沿管體的半徑方向延展並且在管體的外表面繞管體呈螺旋狀延伸而成的與管體構成為一體的外翅片以及位於相鄰外翅片之間的主凹槽，特徵在於所述外翅片的頂部以間隔狀態地開設有切口，而外翅片的一側同樣以間隔狀態地開設有第一副凹槽，第一副凹槽自所述切口的底部向下延伸至所述的主凹槽。優點可改善冷凝管的排液，使凝結換熱得到強化。
文檔編號F28F1/36GK201844729SQ20092004741
公開日2011年5月25日 申請日期2009年7月16日 優先權日2009年7月16日
發明者周浩平, 張春明, 時明華, 羅行, 陸明華 申請人:上海理工大學, 江蘇萃隆精密銅管股份有限公司