一种内螺纹传热管制造技术

本发明专利技术提供了一种内螺纹传热管，该传热管用于使用单一及混合制冷剂的制冷和空调设备的冷凝器和蒸发器中。在该传热管的内表面均匀排列有高度不等的螺旋主齿，其中在高度较高的螺旋主齿的顶部被加工有具有微小突起。该突起的长度比其宽度长，该突起的长度与被断开的螺旋主齿上形成的凹槽的长度相等。由于本发明专利技术的传热管内的螺旋主齿采用高齿和低齿错落有至的排列方式，有利于强化对沸腾和凝结换热的扰动，从而可以有效地减薄热边界层，使速度矢量和温度梯度矢量的夹角减小，使速度场和温度梯度场更加协调，从而使凝结和沸腾换热得以强化。提高了制冷和空调设备中相变换热的传热性能，降低了管内的流动阻力，从而减小制冷和空调设备的体积，降低产品成本。（*该技术在2022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】
本专利技术涉及一种传热管，特别涉及一种以单一及混合制冷剂作为工作物质的用于制冷和空调设备中冷凝器和蒸发器中的内螺纹传热管。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是在传热管内表面设置有呈周期性均匀分布的高低不同的螺旋主齿1和螺旋主齿1′，螺旋主齿1及螺旋主齿1′与传热管的管轴的夹角β为0～18度，螺旋主齿1的齿高Ht为0.10～0.3mm，且螺旋主齿1与螺旋主齿1′的高度之比Ht/Hb为1∶0.4～0.95，在螺旋主齿1的顶端开设有均匀排列的凹槽3，凹槽3的长度与被断开的螺旋主齿1上形成的突起附齿4的长度相等。本专利技术的螺旋主齿1及螺旋主齿1′的周向齿数为40～70个；凹槽和附齿的长度为0.3～0.6mm；螺旋主齿1及螺旋主齿1′的齿顶角α为30～50度；附齿与螺旋主齿之间的夹角θ为0～20度；附齿的齿高为0.02～0.08mm。由于本专利技术传热管内的螺旋主齿采用高齿和低齿错落有至的排列方式，有利于强化对沸腾和凝结换热的扰动，从而可以有效地减薄热边界层，使速度矢量和温度梯度矢量的夹角减小，使速度场和温度梯度场更加协调，从而使凝结和沸腾换热得以强化。参见附图说明图1，本专利技术在传热管内面设置有40～70个呈周期性均匀分布的高低不同的螺旋主齿1和螺旋主齿1′，此螺旋主齿1的肋高Ht为0.15～0.3mm，且螺旋主齿1与螺旋主齿1′的高度之比Ht/Hb为1∶0.4～0.95，对于房间空调器常用的9.52mm传热管，齿高最好为0.20～0.27mm，螺旋主齿的齿数最好为50～70个，对于房间空调器常用的7mm传热管，齿高最好为0.10～0.24mm，螺旋主齿的齿数最好为40～60个，在螺旋主齿1的顶端开设有均匀排列的凹槽3，凹槽3的长度与被断开的螺旋主齿1上形成的突起附齿4的长度相等，该凹槽3的长度为0.3～0.6mm，该附齿4的高度为0.02～0.08mm。参见图2，本专利技术螺旋主齿1和螺旋主齿1′与传热管轴线2之间的夹角即螺旋角β为0～18度，螺旋主齿1和螺旋主齿1′与附齿4之间的夹角θ为0～20度。参见图3，在本专利技术中螺旋主齿的肋顶角α为30～50度。本专利技术是在场协同原理指导下进行的(Guo Z.Y.et al.A novelconcept for convective heat transfer enhancement，Int.J.Heat MassTransfer，1998，vol.41，pp2221-2225)。场协同原理将现有的三个强化对流换热的机理在理论上统一起来。按场协同原理，对流换热的强化程度与速度矢量的大小、温度梯度矢量的大小以及二者的夹角这三个因素有关。传热管中主齿的齿数过少，内齿对制冷剂的扰动作用不明显，而且内齿换热面积减少；主齿齿数过多，虽然内齿润湿长度增加，换热面积增加，但齿间横断面积减少，使制冷剂液膜增厚，制冷剂液膜在齿间流动困难，使速度矢量与温度梯度矢量的夹角增大，不利于管内换热。所以，对于某一尺度的传热管，有一个最佳齿数范围，本专利技术在传热管周向均匀排列有40～70个高低不同的螺旋主齿1和螺旋主齿1′，此螺旋主齿1的肋高为0.10～0.3mm，且螺旋主齿1与螺旋主齿1′的高度之比为1∶0.4～0.95，螺旋主齿的肋顶角α为30～50度。对于房间空调器常用的9.52mm传热管，齿高最好为0.20～0.27mm，螺旋主齿的齿数最好为50～70个，对于房间空调器常用的7mm传热管，齿高最好为0.10～0.24mm，螺旋主齿的齿数最好为40～60个，由于传热管内的螺旋主齿采用高齿和低齿错落有至的排列方式，既有利于强化对沸腾和凝结换热的扰动，又可以减少流动阻力，从而可以有效地减薄热边界层，使速度矢量和温度梯度矢量的夹角减小(即使速度场和温度梯度场更加协调)，从而使凝结和沸腾换热得以强化；主齿采取比普通传热管的内齿稍高的齿高，使齿间横断面积增加，能更好地拉薄液膜，内齿换热面积也会增加，由于本专利技术的传热管采用了较小的螺旋角，所以总体上管内的流动阻力较小。本专利技术的螺旋主齿1和螺旋主齿1′与传热管轴线2之间的夹角即螺旋角β为0～18度，在房间空调器通常的制冷剂的质量流速下，采取小于10°的螺旋角能显著降低制冷剂在管内的流动阻力。本专利技术的传热管的具体的强化换热机理为在螺旋主齿1的顶端开设有均匀排列的凹槽3，凹槽3的长度与被断开的螺旋主齿1上形成的突起附齿4的长度相等，该凹槽3的长度为0.3～0.6mm，该附齿4.的高度为0.02～0.08mm，螺旋主齿1和螺旋主齿1′与附齿4之间的夹角θ为0～20度。当制冷剂在管内凝结时，可以使螺旋主齿1的齿顶及齿周向的凝结液膜受到四个壁面方向的拉薄作用而使凝结液膜的厚度减薄；而当制冷剂在管内蒸发时，微细的附齿4可以增加汽化核心，从而起到促进核态沸腾的效果。另外，当制冷剂蒸汽或者凝结液膜被引入螺旋主齿1和螺旋主齿1′时，由于螺旋主齿1上有附齿3的存在，使热边界层及浓度边界层被断开，在附齿3的前端重新形成新的热边界层及浓度边界层，这样在总体上就减薄了热边界层和浓度边界层的厚度，使凝结和沸腾换热得以强化。权利要求1.一种内螺纹传热管，其特征在于在传热管内表面设置有呈周期性均匀分布的高低不同的螺旋主齿和螺旋主齿，螺旋主齿及螺旋主齿与传热管的管轴的夹角β为0～18度，螺旋主齿的齿高Ht为0.10～0.3mm，且螺旋主齿与螺旋主齿的高度之比Ht/Hb为1∶0.4～0.95，在螺旋主齿的顶端开设有均匀排列的凹槽，凹槽的长度与被断开的螺旋主齿上形成的突起附齿的长度相等。2.根据权利要求1所述的内螺纹传热管，其特征在于所说的螺旋主齿及螺旋主齿的周向齿数为40～70个。3.根据权利要求1所述的内螺纹传热管，其特征在于所说的凹槽和附齿的长度为0.3～0.6mm。4.根据权利要求1所述的内螺纹传热管，其特征在于所说的螺旋主齿及螺旋主齿的齿顶角α为30～50度。5.根据权利要求1所述的内螺纹传热管，其特征在于所说的附齿与螺旋主齿及螺旋主齿之间的夹角θ为0～20度。6.根据权利要求1所述的内螺纹传热管，其特征在于所说的附齿的齿高为0.02～0.08mm。全文摘要本专利技术提供了一种内螺纹传热管，该传热管用于使用单一及混合制冷剂的制冷和空调设备的冷凝器和蒸发器中。在该传热管的内表面均匀排列有高度不等的螺旋主齿，其中在高度较高的螺旋主齿的顶部被加工有具有微小突起。该突起的长度比其宽度长，该突起的长度与被断开的螺旋主齿上形成的凹槽的长度相等。由于本专利技术的传热管内的螺旋主齿采用高齿和低齿错落有至的排列方式，有利于强化对沸腾和凝结换热的扰动，从而可以有效地减薄热边界层，使速度矢量和温度梯度矢量的夹角减小，使速度场和温度梯度场更加协调，从而使凝结和沸腾换热得以强化。提高了制冷和空调设备中相变换热的传热性能，降低了管内的流动阻力，从而减小制冷和空调设备的体积，降低产品成本。文档编号F28F1/40GK1403779SQ0213946公开日2003年3月19日 申请日期2002年10月11日 优先权日2002年10月11日专利技术者陶文铨, 刘星, 唐桂华, 唐上朝 申请人:西安交通大学 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内螺纹传热管，其特征在于：在传热管内表面设置有呈周期性均匀分布的高低不同的螺旋主齿［１］和螺旋主齿［１′］，螺旋主齿［１］及螺旋主齿［１′］与传热管的管轴［２］的夹角β为０～１８度，螺旋主齿［１］的齿高Ｈｔ为０．１０～０．３ｍｍ，且螺旋主齿［１］与螺旋主齿［１′］的高度之比Ｈｔ／Ｈｂ为１∶０．４～０．９５，在螺旋主齿［１］的顶端开设有均匀排列的凹槽［３］，凹槽［３］的长度与被断开的螺旋主齿［１］上形成的突起附齿［４］的长度相等。

【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：陶文铨，刘星，唐桂华，唐上朝，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]