一种具有微细通道结构的高效换热管制造技术

本发明专利技术公开了一种具有微细通道结构的高效换热管，由外管和不导通内管套装组成，其特征是，在所述的外管和内管之间形成水力直径小于３ｍｍ的规则或不规则的微细通道，且微细通道沿内管轴向方向呈螺旋状或类似螺旋状或平直状。本发明专利技术优点突出，实现了空调换热器的微通道传热技术，根除了现有平行流技术除水排霜难和不能制热等缺陷；可实现微通道的螺旋化，突破了普通换热管只能一侧高效换热的难题，消弱或消除了妨碍换热的平流层，共同实现了整个换热管全面高效换热；可以维持生产厂家原有生产设备和原有生产工艺、保持换热器原有整体结构形式，避免了采用现有平行流技术必须彻底更换现有生产设备和生产工艺，大幅降低了成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有微细通道结构的高效换热管，该换热管主要用于空调等制冷行 业的换热器，还可用于化工、石油、能源、机械、动力、生物、医药等领域中。
技术介绍
目前空调器大多采用翅片管式换热器。国家有关部门已明确2009年将提高空调能 效标准，届时空调产品能效比的进入门槛会从目前2.6提升到3.0以上，亟需采用新的 强化传热技术，达到节能的目的。由于微细通道的尺寸效应，在单位面积与单位温差下， 小管径的微通道具有较强的换热能力，研究表明，随着 尺寸的减小，平均换热效率增加。近年来，微通道传热技术发展迅速。平行流换热器采用微细多通道扁管作为换热管， 在汽车空调领域被广泛应用，明显的提高了换热器的换热效率。但是，由于平行流换热 器的工艺原理，其制热工况下很难实现换热器的除霜，所以目前平行流换热器的应用范 围仅局限在汽车冷凝系统的气体冷却器，专利CN 174邻80A公开了一种应用于家用空调 的微通道蒸发器，它并没有彻底解决平行流换热器排水除霜难的痼疾，同时其仍然无法 解决平行流换热器结构相对复杂、不易折弯、用于家用空调需对箱体重新设计等难题， 这就意味着企业如果投产平行流换热器空调就需要彻底更换生产线，投入之高让本来就 利润微薄的空调企业无法承担。因此，提高管翅式换热器的换热效率，研发高效换热管备受关注，论文"带有纵向 波纹的内翅片管的压力下降和热转换特性的实验研究" 提出了一种两端堵塞的带有纵向波纹 的内翅片管，其大大增加了管内的换热面积，换热效率有一定的提高，但由于翅片把两 管之间的环形通道分为两部分，流体流过由翅片与内管组成的通道时，该流体与管外的热传导要通过翅片、翅片与管的焊接点、外管才能完成，因此该流体的换热效率很低。 专利CN 1677044A公开了一种油冷却器等的强化换热管，其对前述的换热管进行了 改进，在翅片上开设通孔，但是通孔两边温差很小，难以实现热交换，换热效率仍然很 难提高，仍然没有解决由翅片与内管组成通道的流体的换热效率提高难题。再者，上述 提到的两种技术都没有考虑到换热管迎风面流体与背风面流体的换热效率存在差异，特 别是背风面的换热效率没有提高。(为了提高换热效率，在空调机体内管材的一侧，通 常装有一台小风扇，空调的使用过程中，开启小风扇，加速气体的流动，管材迎风面的 换热效率得以增加，而管材的背风面，气体流动对其影响不大，换热效率很低。)
技术实现思路
本专利技术针对上述技术问题，提出一种具有微细通道结构的高效换热管 一、实现空 调换热器的微通道传热技术，由于外管采用圆管或流线型管，外管外壁的冷却水易于顺 着管壁向下排出，彻底根除了现有平行流技术(采用微通道传热技术)除水排霜难和不 能制热等缺陷；二、在现有平行流技术的基础上，不但保留的微通道的技术优点，而且 还可做重大改进，实现微通道的螺旋化， 一方面突破了普通换热管只能一侧高效换热的 难题，另一方面借助螺旋流体的离心力，消弱或消除了妨碍换热的平流层，共同实现了 整个换热管全面高效换热，若经过进一步改进，还可把普通光滑内壁微通道改进为非光 滑内部微通道，使得换热效率进一步提高；三、可以维持生产厂家原有生产设备和原有 生产工艺、保持换热器原有整体结构形式，避免了采用现有平行流技术必须彻底更换现 有生产设备和生产工艺，大幅降低了成本。本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是一种具有微细通道结构的高效换热管，由外管和不导通的内管套装组成，其特征是， 在所述的外管和内管之间形成水力直径小于3mm的规则或不规则的微细通道，且微细通 道沿内管轴向方向呈螺旋状或类似螺旋状或平直状。所述的微细通道由内管的外表面或外管的内表面上的螺旋或类螺旋或平直的凸齿 与其相对光面封闭而成；或者，所述的微细通道由内管的外表面或外管的内表面上的螺 旋或类螺旋或平直的凹槽与其相对光面封闭而成。所述的微细通道是由内管的外表面上的螺旋(或类螺旋，或平直)凸齿或凹槽与 外管的内表面上的凸齿或凹槽封闭而成。所述微细通道的水力直径为0.1 1.5rnm。所述外管管型，其表面有利于流体的分散，如易于排除冷凝水的圆管、流线型管。 所述内管的外表面或外管的内表面上可设有螺纹；所述的螺纹为内螺纹或外螺纹。所述的内管为圆管、方管、三角管、多角管、梅花管、波浪管或其他形状的异形管。所述的凸齿的凸部形状或凹槽的凹部形状为三角形、梯形、矩形、山峰形、高低 齿(某些齿齿形较高，某些齿齿形较低)或波浪形。所述的内管为直径相异的多根内管，直径最小的内管不导通，且各内管按照大小 顺序依次套装组合后再与外管套装，所述的内管间具有微细通道。所述的外管的材质为金属、金属基复合材料、导热陶瓷，包括铝及铝合金、铜及 铜合金、铁、钢等，所述的内管的材质为金属、塑料、橡胶、陶瓷、复合材料等有机 或无机材料，其金属包括铝及铝合金、铜及铜合金、铁、钢等，当内管采用塑料、橡 胶、陶瓷时，材料的成本可明显降低。所述的直径最小的内管在管内的某处位置(可以是中间被堵塞，也可以是两端被堵 塞)被人为堵塞，即不导通，目的是迫使流体只能从内管和外管之间的微细通道流动。 由于采用微细通道，微尺寸效应凸显，流体流经管道时，表面张力起主要作用，引 起其内气液两相流体的流动特性发生改变，再者，由于通道的变小，单位体积流体接触 的管材表面的面积将增加，这都有利于管材换热效率的增加。最后，在流量一定的情况 下，由于管径的变小，流体的流速增加，这有利于减薄外管壁侧的平流层的厚度，从而 增加管材的换热能力。本专利技术的外管可采用目前换热器普遍使用的外管，然后在外管内相套内管，在内外 管间形成微细通道，这样可以在保证空调、换热器等企业在不改变生产设备、空调外形 等的基础上，实现管材的微尺寸效应，极大的增加了管材的换热能力。再者，若管道为螺旋状或类螺旋状，第一，流体流经管道时，它受到离心力的作用， 对外管内壁侧形成一定的冲击，使得通常影响换热效率的平流层难以形成甚至消除，由 平流层的传导传热转化为紊流的对流传热，大大增加了管材的换热效率；第二，对于现 有的管材，管材内迎风面流体换热效率远远高于背风面流体，这样就使得迎风面流体与 背风面流体形成温度差，造成管材一边冷一边热的缺点，影响其使用寿命，更重要的是 背风面流体的换热效率较低，抑制管材换热效率的提升。而螺旋微通道或类螺旋微通道 实现了迎风面流体和背风面流体的互换，避免了上述的缺点，极大的提高了管材的换热 效率。第三，由于采用螺旋微通道或类螺旋微通道，在换热管同样的管材长度的情况下，增加了流体的流动路径，这就意味着增加了换热面积，那么管材的换热效率进一步增加。 以下对本专利技术做出进一步说明。参见图1和图2，本专利技术所述具有微细通道结构的高效换热管由外管3和某处堵塞 的内管2组成，外管为圆管，外管的内表面可以是规则的或不规则的螺旋(如图ll所 示)或类螺旋或平直的凸齿(或凹槽)(如图2所示)，也可以是光面；内管为规则或 不规则管，内管的凸齿(或凹槽)为规则的或不规则的螺旋(如图10所示)或类螺旋 (如图9所示)或平直(如图12所示)的凸齿5 (或凹槽)。在所述外管3和内管2 之间并沿管体轴线方向形成多个螺旋或类螺旋或平直的微细通道4。所述微细通道是指 该微细通道的水力直径小于3mm，优选的微通道水力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有微细通道结构的高效换热管，由外管和不导通的内管套装组成，其特征在于，所述的外管和内管之间形成水力直径小于３ｍｍ的规则或不规则的微细通道，且微细通道沿内管轴向方向呈螺旋状或类似螺旋状或平直状。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨益，胡少虬，
申请(专利权)人：湖南晟通科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]