传热管及其制造方法和用途技术

本发明专利技术提供一种改进的传热管及其改进的制造方法和用途。本发明专利技术还提供一种制冷剂蒸发器用沸腾管（１０），其上至少具有一个双腔泡核沸腾区（５５）。本发明专利技术还提供了一种包括至少一个上述沸腾管的制冷剂蒸发器，以及上述沸腾管的制造方法。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体涉及传热管及其制造方法和用途。更具体地说，本专利技术涉及一种改进的沸腾管及其制造方法，以及该管在改进的制冷剂蒸发器或冷却器中的用途。
技术介绍
工业用空调和制冷系统的一个组成装置是制冷剂蒸发器或冷却器。简单来说，冷却器吸收进入设备的冷却介质的热量，并将再生的冷却介质送入空调或制冷系统，以对设备、装置或给定区域进行冷却。制冷剂蒸发器或冷却器用液态制冷剂或其他工作流体完成该项功能。制冷剂蒸发器或冷却器降低冷却介质例如水(或其他流体)的温度，降到低于周围环境的温度以供空调或制冷系统使用。一种类型的冷却器是溢流式冷却器。在溢流式冷却器中，多个传热管完全浸入两相沸腾的制冷剂中。制冷剂通常采用有特定沸腾温度的烃的氟氯化合物(即“氟里昂”)。冷却介质，通常是水，由冷却器处理。冷却介质进入蒸发器并被送入浸于沸腾的液态制冷剂内的多个传热管中，由此，这些传热管通常被称为“沸腾管”。通过多个传热管的冷却介质将其热量传给沸腾的制冷剂，其自身得到冷却。从沸腾的制冷剂中出来的蒸汽被送入压缩机，该压缩机将蒸汽压缩至高温高压状态。高温高压的蒸汽接着进入冷凝器被冷凝，随后进入膨胀装置和蒸发器以降低温度和压力。本领域普通技术人员可以想到前述发生就是熟知的制冷循环。众所周知，浸入制冷剂的沸腾管的换热能力可以通过在传热管外表面形成翅片得以提高。通过改进沸腾管和冷却介质接触的内表面可以提高换热能力也是公知的。改进换热管内表面的一个例子可参见授权给Wither，Jr.等人的美国专利3847212，该专利公开了在换热管内表面形成脊状凸起的方法。通过改进翅片进一步提高换热能力也是公知的。例如一些沸腾管被制成泡核沸腾管。泡核沸腾管的外表面形成多重空腔或孔隙(通常称为沸腾或泡核区)，用以提供可以形成小的制冷剂汽泡的开口。汽泡总是在泡核区的底部或根部形成并逐渐变大，直至脱离管子外表面。汽泡脱离之后，另外的液态制冷剂填补空缺，这个过程不断重复，形成其他汽泡。这样，液态制冷剂在金属管外表面上的多个泡核沸腾区被沸腾或蒸发。授权给Cunningham等人的美国专利4660630公开了通过对管子外表面上的翅片切凹槽或开槽以形成泡核沸腾空腔或孔隙。凹槽在和翅片平面基本垂直的方向上形成。管件内表面包括螺旋凸起。该专利也公开了交叉开槽的操作方法，该方法将翅片端部变形，形成比表面开口更宽的泡核沸腾空腔(或通道)。这种结构允许汽泡向外穿过空腔，到达或穿过更窄的表面开口，更加强化了传热。按照Cunningham等人的专利制造出的各种换热管由Wolverine Tube公司经销，其商标为TURBO-B。商标为TURBO-BII的另一种泡核沸腾管，其凹槽和翅片平面成锐角。在一些传热管中，翅片成形后被滚压和/或碾平以在大的空腔或通道上层叠产生较窄的间隙，这些空腔或通道由翅片根部和相邻的一对翅片的侧面界定。以下美国专利中的管件是上述传热管的示例授权给Cunningham等人的美国专利4660630；授权给Zohler的美国专利4765058；授权给Zohler的美国专利5054548；授权给Nishizawa等人的美国专利5186252；授权给Chiang等人的美国专利5333682。控制泡核沸腾孔隙的密度和大小已在已有技术中公开。此外，孔隙大小和制冷剂类型之间的相互关系也在已有技术中公开。例如，授权给Bohler的美国专利5146979提出使用的管的泡核沸腾孔隙的大小在0.000220至0.000440平方英寸(孔隙总面积占总外表面积的14％-28％)范围内时，可以提高使用高压制冷剂的性能。再例如，授权给Thors等的美国专利5697430也公开了一种具有多个在径向向外延伸的螺旋翅片的换热管。该管的内表面有许多螺旋脊状凸起。外表面的翅片经开凹槽形成了有孔隙的泡核沸腾区。翅片和凹槽隔开使孔隙平均面积小于0.00009平方英寸，孔隙密度为每平方英寸管件外表面至少2000个。内表面上的螺旋脊状凸起有预定的脊高和间距，并以预定的螺旋角定位。按照上述专利技术制造的管件已经以TURBO-BIII为商标进行生产和销售。工业上继续探究新的改进的设计来增强传热和冷却器性能。例如，美国专利5333628公开了一种具有外部表面的传热管，为促进泡核沸腾，不仅增加了管子外表面面积，还提供了泡核区的再入腔。同样的，美国专利6167950公开了一种冷凝器用传热管，有凹槽和翅片的表面促进制冷剂从翅片中溢出。由上述的技术进步可知，提高泡核沸腾传热管的传热性能并将其生产成本和制冷系统操作成本维持在最低水平仍然是一个目标。这些目标包括设计更有效的传热管和冷却器，以及这种传热管的生产方法。基于上述目的，本专利技术旨在总体上改进换热管的性能，特别是用在溢流式冷却器或降膜式冷却器中的换热管性能。
技术实现思路
本专利技术通过形成和提供加强的泡核沸腾空腔来改进现有的传热管和制冷剂蒸发器，这种改进增强了管子换热能力，其结果是提高了使用一根或多根这种管子的冷却器的性能。可以理解，本专利技术的一个优选实施例包含或包括一个具有至少一个双腔沸腾空腔或孔隙的管子。尽管这里揭示的传热管使用在高压沸腾制冷剂中特别有效，它们同样可用于低压制冷剂。本专利技术包括一种改进的传热管。本专利技术改进的传热管适用于沸腾式或降膜式蒸发应用，该传热管的外表面和沸腾的液态制冷剂接触。在优选实施例中，传热管外表面形成有多个径向向外延伸的螺旋翅片。翅片上开有凹槽，端部弯曲形成泡核沸腾空腔。翅片根部也可开凹槽以增加泡核沸腾空腔的体积和大小。翅片的顶表面弯曲并碾压以形成第二个空腔。这种结构限定出双腔孔隙或通道来增加汽泡的产生。管子内表面也被增强，例如，沿内表面提供螺旋脊状凸起，进一步增强流经传热管的冷却介质和传热管浸入其中的制冷剂之间的传热。当然，本专利技术不局限于任何特殊的内表面增强措施。本专利技术还包括改进的传热管的制造方法。本专利技术方法的优选实施例包括以下步骤在传热管外表面上形成多个沿径向向外延伸的翅片，弯曲传热管外表面上的翅片，开凹槽并弯曲剩余的(在凹槽之间的)材料形成双腔泡核沸腾区，增强流经传热管的冷却介质和传热管浸入其中的制冷剂之间的传热。本专利技术还包括改进的制冷剂蒸发器。改进的蒸发器或冷却器包括至少一个按照本专利技术制造的传热管，该传热管适用于沸腾式蒸发器或降膜式蒸发器。在优选实施例中，传热管的外部包括许多沿径向向外延伸的翅片。翅片开有凹槽。弯曲翅片以增加进行热交换的可用面积，并形成双腔泡核沸腾区，从而增强传热性能。本专利技术的一个目的是提供一种改进的传热管。本专利技术的又一目的是提供一种适于溢流式蒸发器和降膜式蒸发器使用的改进的传热管。本专利技术的又一目的是提供一种限定了至少一个双腔泡核沸腾区的改进的传热管。本专利技术的又一目的是提供一种适于沸腾式蒸发器和降膜式蒸发器使用的传热管的制造方法，在该传热管的外表面具有至少一个双腔泡核沸腾区以增强传热管的传热能力。本专利技术的又一目的是提供一种改进的泡核沸腾管，管子外表面上的翅片弯曲，为对流蒸发提供额外的表面积，从而增强传热管换热能力。本专利技术的又一目的是提供一种在管外表面上具有表面增强措施的传热管，可由翅片产生装置在其外表面一次加工成形。本专利技术的又一目的是提供一种包括对内表面进行表面增强的传热管，促进管内液体流动，增加内表面积，并促进流体和内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适于制冷剂蒸发器使用的传热管，包括：　　　　一个外表面，所述外表面包括多个径向向外延伸的螺旋翅片，相邻翅片之间延伸有通道，所述翅片被开槽来限定凹槽；　　　　至少一个泡核沸腾孔隙，在凹槽和通道交界处形成；　　　　翅片被开槽和弯曲以使相邻翅片形成通道，该通道在相邻泡核沸腾孔隙之间延伸，由此所述孔隙限定一个主泡核沸腾空腔；以及　　　　翅片进一步弯曲以便限定第二泡核沸腾空腔。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：佩图尔托尔斯，汤米泰勒，
申请(专利权)人：沃尔弗林管子公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]