用于热交换器的可逆使用开槽管制造技术

本发明专利技术涉及外径为Ｄｅ金属开槽管（１）。所述管子内部开槽，形成Ｎ个顶角α、高度Ｈ、底部宽度Ｌ↓［Ｎ］和螺旋角β的螺旋肋条（２），所述相邻肋条被一个槽（３）分开，槽（３）的底部一般是平的，宽度为Ｌ↓［Ｒ］，间距Ｐ等于Ｌ↓［Ｒ］＋Ｌ↓［Ｎ］。所述管子的特征在于：ａ）外径Ｄｅ在４－２０ｍｍ之间；ｂ）肋条的数量Ｎ为４６－９８；ｃ）肋条的高度Ｈ为０．１８ｍｍ到０．４ｍｍ；ｄ）顶角α为１５°≤α＜３０°；ｅ）螺旋角β为１８°－３５°。可以用所述管子同时得到一个蒸发和冷凝时都高的热交换系数和一个低的负荷损失。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于热交换器的管子领域，特别是在蒸发/冷凝和可逆方式工作的热交换器领域。
技术介绍
已经知道描述热交换器中使用的开槽管子的几何形状的大量文件。例如可以举出专利申请EP-A2-0 148 609，该文件描述了一些带有三角形或梯形槽的管子，这些管子具有以下特征—H/Di比在0.02到0.03之间，H代表槽的深度(或肋条的高度)，Di代表开槽管的内径；—与管轴的螺旋角β在7°到30°之间；—S/H比在0.15到0.40之间，S代表槽的横截面；—肋条的顶角α在30°到60°之间。管子的这些特征适于有相态过渡的流体，用不同的方式分析流体蒸发和流体冷凝时管子的状态。日本专利申请No.57-58088描述了一些带有V形槽的管子，其中H在0.02到0.2mm之间，角度β在4°到15°之间。日本专利申请No.57-58094中描述了类似的管子。日本专利申请No.52-38663描述了一些带有V形或U形槽的管子，其中H在0.02到0.2mm之间，间距P在0.1到0.5mm之间，角度β在4°到15°之间。专利US No.4,044,797描述了一些和上面类似的带有V形或U形槽的管子。日本技术No.55-180186描述了一些带有梯形槽和三角形肋条的管子，其中高度H为0.15-0.25mm，间距P为0.56mm，顶角α(在这个文件中叫做角度θ)一般等于73°，角度β为30°，平均厚度为0.44mm。专利US No.4,545,428和No.4,480,684描述了一些带有V形槽和三角形肋条的管子，其中高度H为0.1-0.6mm，间距P为0.2到0.6mm之间，顶角α在50°到100°之间，螺旋角β在16°到35°之间。日本专利No.62-25959描述了一些带有梯形槽和肋条的管子，深度H在0.2到0.5mm之间，间距P在0.3到1.5mm之间，槽的平均宽度至少等于肋条的平均宽度。在一个例子中，间距P为0.7mm，螺旋角β为10°。最后以申请人的名义提出的欧洲专利EP-B1-701 680描述了一些开槽管，槽的底部一般是平的，并带有高度H不同的肋条，螺旋角β在5°到50°之间，顶角α在30°到60°之间，以便在管子镶嵌和安装到交换器中后得到更好的性能。整体上说，综合选择形成管子的数据(H、P、α、β、槽和肋条的形状等)产生的管子的技术和经济性能应该满足四个要求，这些要求涉及—一方面，与热传导有关的特征(热交换系数)，在这方面，开槽管特别高于未开槽管的方面，因此对同等热交换，开槽管需要的长度小于未开槽管的长度；—另一方面，与负荷损失有关的特征，小的负荷损失可以使用功率、体积和成本更低的泵或压缩机；—另外，与管子的机械特性有关的特征，这些特征一般与使用的合金性质有关，或者与管子的厚度有关，管子的厚度决定单位长度管子的重量，因此影响它的成本。—最后，管子的工业可行性和生产速度，生产速度决定管子在管子生产商处的成本。提出的问题一方面，正如在技术状态中得到的，在开槽管方面有大量的和各种各样的资料，它们的目的一般是优化热交换和减少负荷损失。另一方面，这些资料中的每一个本身常常提供很宽的可能性，参数一般由比较大的数值范围决定。最后，当确认这些资料时，这些资料一般涉及与制冷流体的交换，流体一般在制冷线路中蒸发或冷凝，流体在蒸发和冷凝时具有不同的特性。到目前为止，这些资料都涉及用于或者在冷凝状态下工作、或者在蒸发状态下工作的交换器的管子。归根结底，技术人员在如此大量的并且有时是矛盾的资料中提取技术状态的精髓有非常多的困难。相反，技术人员知道，一个带有图1所示的三角形肋条的典型商业管子一般具有以下特征外径De＝12mm，肋条的高度H＝0.25mm，管壁的厚度Tf＝0.35mm，肋条数量N＝65，螺旋角β＝15°，顶角α＝55°。为了满足市场的要求，本专利技术的目的涉及用于可逆使用交换器的管子，即可以与具有相态变化的流体一起使用的管子或交换器，一会儿蒸发，一会儿冷凝，即或者用于制冷，例如空调机，或者用于加热，例如作为加热装置，一般加热空气或一种第二流体。更特别的是，本专利技术的目的是一些管子，这些管子不仅在制冷流体的蒸发模式与冷凝模式的热性能之间有非常好的兼顾，另外在蒸发和冷凝方面都具有很高的内在特性。因此申请人寻求每米重量比较低的经济的管子和交换器，同时蒸发和冷凝时热交换性能都很高。
技术实现思路
根据本专利技术，槽的底部厚度为Tf、外径为De的开槽金属管一般用于制造在蒸发或冷凝状态下工作或以可逆的方式工作并且使用一种有相态变化的制冷流体的热交换器，管子的内槽加工为N个螺旋形肋条，肋条的顶角为α、高度为H，底部宽度为LN，螺旋角为β，二个相邻的肋条被一个宽度为LR平底槽分开，间距P等于LR+LN，这些管子的特征在于外径De在4-20mm之间；根据直径De，肋条的数量N为46-98；根据直径De，肋条的高度H为0.18mm到0.40mm；顶角α为15°≤α＜30°；螺旋角β为18°-35°；以便同时得到一个蒸发和冷凝时都高的热交换系数、一个小的负荷损失和一个尽可能轻的管子，这样就不会有超过专门用于蒸发或冷凝的管子的制造成本。申请人随着他的研究工作成功地解决了各种数据综合和上述特征整体提出的问题。a)中确定的特征决定了符合本专利技术的管子的应用方面中管子的外径De。b)中的特征与槽的数量N有关，因此与相应的间距P有关，该特征规定这个数量应该比较大。申请人用带有散热片的管组进行的试验表明，槽的数量对交换器的热性能有很大的影响。因此，例如对一个De为9.52mm的管径—当数量N小于46时，观察到交换器的性能大大下降。—数量N的上限主要是技术和实际应用范畴的问题，并且取决于制造开槽管的技术可能性，因此这个上限是变化的，并且随着管子直径De的增加而增加。已经在一个直径De为12mm的管子上观察到，肋条的数量N为98保证交换器在蒸发和冷凝时的热性能都高。对于与肋条的高度或槽的深度H有关的特征c)，高度H的限度从下面的观察得到—对于大于0.4mm的H值，已经发现技术可行性较差，因为不容易制造高度非常大的肋条，并且已经发现负荷损失增加；—对于小于0.20mm的H值，已经发现热交换性能降低太大，并变得不足。这个高度H随管子的直径变化，直径更大的管子最好具有更高的肋条。与顶角α有关的特征d)提出，这个角度应该在一个比较窄的范围内选择(15°-30°)，并选择比较小的顶角α值。另一方面，一个小的α角的值有利于改进热传递性能，以便减少负荷损失以及减轻每米管子的重量。使用梯形肋条可以使角度α最小。但是，下限主要与符合本专利技术的开槽管的制造有关，以便保持一个高的生产速度。与螺旋角β有关的特征e)表明，为了解决本专利技术的问题，这个角度至少应该等于18°，最多等于35°，因为会明显增加负荷损失，特别是对有些制冷流体，例如制冷流体R134a。对于槽底部的管子厚度Tf，它可以根据直径De变化，以便具有足够的机械特性，特别是耐内压，同时具有最大的材料经济性，因此具有优化的材料成本，并使每米的重量尽可能小。对于一个直径De为9.55mm的管子，厚度Tf为0.28mm，对于一个直径De为12.7mm的管子，厚度Tf为0.35mm。所有这些数据可以决定管子的选择，特别是适用于带有相态本文档来自技高网...

【技术保护点】
槽的底部厚度为Ｔｆ、外径为Ｄｅ的开槽金属管（１），一般用于制造蒸发时工作、或冷凝时工作、或以可逆方式工作并使用一种相态变化的制冷流体的热交换器，所述管子内部开槽，形成Ｎ个顶角α、高度Ｈ、底部宽度Ｌ↓［Ｎ］和螺旋角β的螺旋肋条（２），二个相邻肋条被一个槽（３）分开，槽（３）的底部一般是平的，宽度为Ｌ↓［Ｒ］，间距Ｐ等于Ｌ↓［Ｒ］＋Ｌ↓［Ｎ］，这种开槽金属管的特征在于：ａ）外径Ｄｅ在４－２０ｍｍ之间；ｂ）根据直径Ｄｅ，肋条的数量Ｎ为４６－９８；ｃ）根据直径Ｄｅ，肋条的高度Ｈ为０．１８ｍｍ到０．４ｍｍ；ｄ）顶角α为１５°≤α＜３０°；ｅ）螺旋角β为１８°－３５°；以便同时得到一个蒸发和冷凝时都高的热交换系数、一个小的负荷损失和一个尽可能轻的管子。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：帕斯卡尔勒泰里布莱，尼古拉阿旺安，
申请(专利权)人：特雷菲梅特奥克斯公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]