螺旋椭圆形换热管及其在线制管加工工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种螺旋椭圆形换热管，至少包括管体，所述管体合围形成一介质通道；所述管体具有椭圆形横截面并且所述管体的第二端围绕所述管体的轴线相对所述管体的第一端扭转一设定角度而形成螺旋形管壁。本发明专利技术还提供了上述螺旋椭圆形换热管的在线制管加工工艺。本发明专利技术成本低，制造便利，换热效率高，适用于石油、化工、化肥、锅炉、制药、食品、电力、核能、环保、供热等多种行业中用作高效换热器或换热设备的用管。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属管加工
，尤其涉及一种用于换热器等换热设备的螺旋椭圆形换热管。本专利技术还涉及前述螺旋椭圆形换热管的加工工艺。
技术介绍
按GB/TM590-2009《高效换热器用特型管》标准，我国现行的换热器用高效特型管共分为四大类型，分别为T型槽管、波纹管、内波外螺纹管、内槽管。它们最大的共同点在于都是通过冷加工工艺在金属基管(直光管)上制造加工出来的换热管。如图1所示，现有技术中的T型槽管，在金属基管1的外壁上通过冷加工形成密集的螺旋状T型凹槽11。T型槽管按结构形式可分为1型，管外壁呈T型槽道，管内壁表面光滑；II型，管外壁呈T型槽道，管内壁表面呈波纹状。如图2所示，现有技术中的波纹管，在金属基管1上通过冷加工形成管内、外表面均呈波纹状11的换热管。如图3所示，现有技术中的内波外螺纹管，在金属基管1上通过冷加工形成管外壁呈螺纹11、管内壁呈波纹状12的换热管。如图4所示，现有技术中的内槽管，在金属基管1的内壁通过冷加工形成凹槽11 的换热管。内槽管按结构形式可分为1型，轴向凹槽；II型，螺旋状凹槽。上述四大类换热管与未经冷加工直接用作换热管的金属直光管相比，因为在金属基管上具有冷加工所形成的槽形、波形等，强化了传热效果，因此有效地提高了换热管的换热面积和换热效率，故被称为换热器用“高效”换热管。上述这四大类换热管都是以无缝金属直光管作为基管通过冷加工成型的，其冷加工工艺主要是对无缝金属直光管做形状的变化。进一步地，这四大类换热管都是在无缝金属直光管的内、外壁上进行冷加工，加工幅度受管壁厚度所限，因此难以再大幅度地提高换热面积。现有技术中的换热管在做热交换时，水、油、气等换热介质在换热管内流通，借助于换热管壁实现与换热管外的其他介质之间交换热量的技术目的。在热交换过程中，靠近换热管管壁区域的换热介质所进行的热交换比较充分，换热效率较高；而远离换热管管壁、 位于换热管中心区域的换热介质的热交换并不充分，因此现有技术中的上述换热管虽经过一定改进，但整体换热效率仍较低。并且，现有技术中的换热管在生产、使用过程中还存在以下几点明显的不足1、受制于冷加工设备的规格限制，换热管成品在规格、长度等方面均受到很大的局限；2、由于有冷加工步骤，原材料的损耗较大；3、由于冷加工过程复杂，导致产品的加工精度参差不齐；4、冷加工工艺的检验方法和检验手段难以保证成品质量；5、受加工工艺限制，制管效率不高；6、这四大类换热管大多具有特殊的外型，给换热器设备的制作诸如对波纹管、外槽管的折流板的处置带来许多不便；7、这四大类换热管都经过冷加工，管体上存有残余应力，在介质通过时会形成湍流，强化了换热管的局部腐蚀，因此对换热器设备的使用寿命造成了一定的负面影响。现有技术中的换热管由于上述原因，进入了一个技术瓶颈，换热面积、换热效率难以再大幅度提高，制约了换热器的发展，难以满足市场的需求。因此，本领域的技术人员一直致力于开发一种换热效率高的换热管及其加工工艺。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种换热效率高的螺旋椭圆形换热管。为实现上述目的，本专利技术提供了一种螺旋椭圆形换热管，至少包括管体，所述管体合围形成一介质通道；所述管体具有椭圆形横截面并且所述管体的第二端围绕所述管体的轴线相对所述管体的第一端扭转一设定角度而形成螺旋形管壁。较佳地，所述管体的两端分别具有直管段。较佳地，所述介质通道为长轴绕椭圆形中心逐步扭转的扭曲形通道。较佳地，所述管体为金属焊管。本专利技术的螺旋椭圆形换热管采用椭圆形的横截面，将现有技术中横截面积比较大的中间换热区缩小，与周边换热区的横截面积接近或相同，改善了介质通道内中间换热区的换热效率，从而提高了整个螺旋椭圆形换热管的换热效率。尤其是，本专利技术还通过将管体的第二端围绕管体的轴线相对管体的第一端扭转一设定角度而形成螺旋形管壁。由于椭圆形的长轴区域和短轴区域具有不同的换热效率，当换热介质在本专利技术的换热管的管体内部流动时，由于管体的上述特殊形状，换热介质在管体内会有一个前行的同时翻滚的流动轨迹，将位于长轴区域和短轴区域的换热介质不断交换，大大提高了换热管的换热效率。因此本专利技术的螺旋椭圆形换热管在整体换热效率上大致为现有换热管的数倍，要大大高于现有的换热管。本专利技术还首次采用焊管为原材料，而焊管的成本比现有技术中用作换热管原材料的无缝管的成本至少低20%左右，因而本专利技术大幅度地降低了换热管的制造成本。本专利技术的螺旋椭圆形换热管，具有结构简单，成本低，制造便利等有益效果，适用于石油、化工、化肥、锅炉、制药、食品、电力、核能、环保、供热等多种行业中用作高效换热器或换热设备的用管。本专利技术的另一目的在于提供一种工艺简单、加工方便、产品质量性能可靠的生产上述螺旋椭圆形换热管的加工工艺。为实现上述目的，本专利技术还提供了上述任一所述的螺旋椭圆形换热管的在线制管加工工艺，至少包括以下步骤步骤一，获得一金属圆管；步骤二，将所述金属圆管放置入辊机；步骤三，受一系列的椭圆形压模挤压后，所述金属圆管形成椭圆横截面，获得作为中间产品的椭圆形换热管；步骤四，将步骤三获得的所述椭圆形换热管的第二端围绕所述椭圆形换热管的轴线相对其第一端扭转一设定角度，获得一具有螺旋形管壁的螺旋椭圆形换热管。较佳地，所述设定角度的大小与椭圆形换热管的长度相关。较佳地，所述椭圆形横截面为所述金属圆管经过压制加工获得的连续的冷轧加工较佳地，所述金属圆管为金属焊管。本专利技术中的椭圆形模具在设计时必须考虑一下因素1、螺旋椭圆形模具的结构设计中不应留有尖锐角的存在，以防止换热管在使用时所存在的应力集中造成的管壁裂纹。 2、椭圆形管壁要与换热管的直径与壁厚相匹配。3、椭圆形要与换热设备的设计与使用要求相适应。4、增加换热管的最佳换热面积和换热效率是螺旋椭圆形模具设计的出发点。本专利技术的螺旋椭圆形换热管的在线压制工艺应遵循以下要求1、螺旋椭圆形换热管的产品质量标准应严格按相关热交换器用焊管质量标准要求实施；2、螺旋椭圆形换热管的焊缝必须100%涡流检测合格，100%水压试验合格；3、螺旋椭圆形换热管应进行高温回火定型，严防产品形状回弹；4、螺旋椭圆形换热管应通过在线热处理，消除热处理挤压残余应力；5、螺旋椭圆形换热管的在线压制模具应具有开启闭合功能，可根据顾客需求在焊管两端留有足够长的圆光管段，以利换热管制造；6、螺旋椭圆形换热管的内外表面异形位置均无尖锐角或棱角存在。本专利技术的加工工艺与现有技术中换热管加工工艺相比，由于没有大量的冷加工作业，无需大量冷加工作业场地、专门冷加工设备和专业技术工人，节省了一次投资费用和生产制造成本，因而大幅地降低了换热管的生产成本，提高了制造效率，具有稳定的加工质量。由于没有冷加工，本专利技术的螺旋椭圆形换热管大幅降低了原材料的消耗，还由于没有大量冷加工的残余应力和较光滑的内外表，本专利技术的螺旋椭圆形换热管抗腐蚀能力和抗结垢能力明显优于现有工艺所生产的产品。由于大量使用焊管作为椭圆形管的原材料，焊管的生产成本本身就比无缝管低达 20%。还由于焊管固有特性的有效发挥，其换热管椭圆形尺寸可以数倍于用无缝管生产出来的特型管，其换热面积和换热效率大大高于“高效换热管用特型管”。与热套制管加工工艺比较，本专利技术的在线制管工艺减少了焊本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种螺旋椭圆形换热管，至少包括管体，所述管体合围形成一介质通道；其特征在于：所述管体具有椭圆形横截面并且所述管体的第二端围绕所述管体的轴线相对所述管体的第一端扭转一设定角度而形成螺旋形管壁。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孔祥锋，
申请(专利权)人：上海科米钢管有限公司，
类型：发明
国别省市：31