專利名稱：：傳熱管以及用于制造該傳熱管的方法及工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種在管的內(nèi)表面上具有凸起的傳熱管，和在管的內(nèi)表面上形成凸起的方法及工具。
背景技術(shù)：
：本發(fā)明涉及一種具有增強(qiáng)的內(nèi)表面的傳熱管，以，從一側(cè)向管子另一側(cè)的熱傳遞。傳熱管通常用于某些設(shè)備中，如在冷凍、化學(xué)、石油化工和食品加工工業(yè)中使用的滿液式蒸發(fā)器、降膜式蒸發(fā)器、噴霧式蒸發(fā)器、吸收式7令凍器、冷凝器、直接膨脹式冷卻器和單相冷卻器以及加熱器。在這些應(yīng)用中使用多種傳熱介質(zhì)，其包括但不限定于，純7jC、水乙二S對昆合物、招可鄉(xiāng)的冷凍劑(例如R-22、R-134a、R-123等)、氨、石化液體和其他混合物。理想的傳熱管允許熱量完全不受抑制地從管的內(nèi)部傳遞到管的外部，反之亦然。然而，熱量的這種通過管的自由傳遞一般穀帷熱熱阻的阻礙。管對傳熱的總熱阻魏過將從管的外部至憎的內(nèi)部的於熱阻相加來計(jì)算的，或者反之亦然。為提高管的熱交換效率，管制造商一直在努力尋找減小管的總熱阻的方法。一種方法是增強(qiáng)管的外表面，例如通過在外表面形片。作為增強(qiáng)外部管表面的f^開究的結(jié)果(見例如專利號為5697430和5996686的美國專利)，全部管熱阻只有一小部分屬于管的外部。例如，在滿液式冷凍器中使用的典型蒸發(fā)器，具有增強(qiáng)的外表面和光滑的內(nèi)表面，典型地具有10:1的內(nèi)外熱阻比。理想地，希望得到l:l的內(nèi)外熱阻比。因此改進(jìn)管的內(nèi)表面來大大減少管的內(nèi)熱阻艘高管的整體傳熱性能就變得更加重要。在傳熱管的內(nèi)表面上設(shè)置相互交替的槽和脊是已知的。槽和脊一起增加在管內(nèi)流動(dòng)的流體傳熱介質(zhì)例如水的紊流度。所述紊流度增加靠近內(nèi)部管表面的流體混合，從而減少或?qū)嶋H上消除了流體介質(zhì)靠近管的內(nèi)表面的邊界層堆積。由于管的熱交換熱阻增加，該邊界層熱阻明顯地陶氐了傳熱性能。槽和脊也為另夕卜的熱効奐提供了額外的面積。這種基本的鵬在W他er,Jr等人的專利號為No.3847212的美國專利中有描述?？梢愿淖児軆?nèi)表面上槽和脊的圖案、夕卜形和尺寸，以進(jìn)一步增強(qiáng)傳熱性能。為此，管制造商己經(jīng)SA大量資金對可選設(shè)ita行逸驗(yàn)，這些設(shè)計(jì)包括在Takima等人的專利號為No.5791405的美國專利、Chiang等人的專利號為No.5332034和5458191的美國專利以及Gaffaney等人的專利號為No.5975196的美國專利中所公開的。然而，一般地，已經(jīng)證明增強(qiáng)管的內(nèi)表面比增強(qiáng)外表面要困難的多。而且管的內(nèi)外表面上的大部分增強(qiáng)都是iM:鑄造和表面成型而形成的。然而，已經(jīng)可以i!51切害惰表面從而形成該增強(qiáng)效果。曰本專利申請09108759公開了一種定中心刀片的工具，所述刀片直接在管的內(nèi)表面上切出一連續(xù)的螺旋槽。類似地，日本專利申請10281676公開了一種管脹形塞，該脹形塞配有在管的內(nèi)表面上切割連續(xù)螺旋槽和直立翅片的切割工具。專利號為Na3753364的美國專利公開了用切割工具沿著管的內(nèi)表面形成一連續(xù)槽，所述工具切入管的內(nèi)表面并向上彎折材料形成連續(xù)槽。雖然所有這些管內(nèi)表面設(shè)計(jì)都旨在提高管的傳熱鵬巨，但在工業(yè)界仍需要通過修改那些能增強(qiáng)傳熱性能的已有設(shè)計(jì)和開發(fā)新設(shè)計(jì)來繼續(xù)改進(jìn)上述管設(shè)計(jì)。另外，還需要開發(fā)能更快速、低廉地轉(zhuǎn)印到管上的結(jié)構(gòu)和圖案。如下所述，申請人:已經(jīng)開發(fā)出了用于傳熱管的幾何形狀，以及形成這些幾何形狀的工具，并且，其結(jié)果是顯著地提高傳熱性能。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種改進(jìn)的傳熱管表面和形成其的方法，所述表面可以用于增強(qiáng)管的傳熱性能，該管至少用于所有上述設(shè)備中(即在y令凍、化學(xué)、石油化工和食品加工工業(yè)中使用的滿液式蒸發(fā)器、降膜式蒸發(fā)器、噴霧式蒸發(fā)器、吸收式冷凍器、冷凝器、直接膨脹式冷卻器和單相冷卻器和加熱器)。管的內(nèi)表面由多個(gè)凸起來增強(qiáng)，所述凸起顯著>管偵鵬阻賺高整體傳熱性能。凸起為管內(nèi)的流佩動(dòng)提供了額外的路徑，由此增加了管內(nèi)流動(dòng)的傳熱介質(zhì)的紊流度。這增加了流體混合，以便減少流體介質(zhì)靠近管的內(nèi)表面的邊界層堆積，這種堆積增加了熱阻并因此抑制了傳熱。凸起也為額外的熱交換提供額外的表面積。根據(jù)本發(fā)明形成的凸起能沿著管的內(nèi)表面形成比簡單脊多達(dá)五倍的表面積。試驗(yàn)表明具有本發(fā)明的凸起的管盼性能顯著提高。本發(fā)明的方法包括使用一種工具，其能簡易地安裝到已有制造設(shè)備上，所述工具具有切割邊緣以便害,管內(nèi)表面上的脊以形成脊層，并且具有提升邊緣以便提升脊層以形成凸起。這樣，形成凸起并不用從管的內(nèi)表面去除金屬，因此消除了在該管中會損壞設(shè)備的廢屑。管的內(nèi)表面上的凸起可以在與形成脊的相同的或不同的^l乍中形成。根據(jù)本申請形成的管適用于許多設(shè)備中，包括例如，用于HVAC(釆暖、通風(fēng)和空調(diào))、冷凍、化學(xué)、石化和食品加工工業(yè)的設(shè)備。可以改變凸起的物理幾何形狀以使管適應(yīng)具體的設(shè)備和流體介質(zhì)。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供5姆的傳熱管。本發(fā)明的另一目的是提供一種在其內(nèi)表面上具有凸起的改進(jìn)的傳熱管。本發(fā)明的另一目的是提供一種形成在內(nèi)表面上具有凸起的改進(jìn)的傳熱管的方法。本發(fā)明另一目的是提供一種用來形成艦的傳熱管的新工具。本發(fā)明的另一目的是提供一種用來在傳熱管的內(nèi)表面上形成凸起的工具。通過結(jié)合附圖閱讀下面選實(shí)施方案的詳細(xì)描述，本發(fā)明的這些和其他特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將變得更清楚。圖la為本發(fā)明的管的一個(gè)實(shí)施方案的部分形成的內(nèi)表面的局部透視圖。圖lb為圖la中箭頭a所示方向的側(cè)視圖。圖lc為與圖lbai似的側(cè)視圖，不同之處是凸起在不垂直于軸線S的方向中從管的內(nèi)表面凸起。圖ld為圖la中箭頭b所示方向的管的正視圖。圖le為圖la所示管的頂視圖。圖2為本發(fā)明的管的一個(gè)實(shí)施方案的內(nèi)表面的顯微視圖。圖3為本發(fā)明的管的一可選實(shí)施方案的內(nèi)表面的顯微視圖。圖4為育調(diào)來制造根據(jù)本發(fā)明的管的制造設(shè)備的一個(gè)實(shí)船案的側(cè)視圖。圖5為圖4的設(shè)備的透視圖。圖6a為本發(fā)明的工具的一個(gè)實(shí)旅方案的透視圖。圖6b為圖6a所示工具的側(cè)視圖。圖6c為圖6b的工具的底視圖。圖6d為圖6b的工具的頂視圖。圖7a為本發(fā)明的工具的可選實(shí)M^案的透視圖。圖7b為圖7a所示工具的側(cè)視圖。圖7c為圖7b的工具的底視圖。圖7d為圖7b的工具的頂視圖。圖8a為本發(fā)明管的可選實(shí)施方案的部分成形內(nèi)表面的局部透視圖，其中橫切脊的深度小于螺旋脊高度。圖8b為本發(fā)明管的可選實(shí)li^案的部分成形內(nèi)表面的局部透視圖，其中橫切脊的深度大于螺旋脊高度。圖9a為根據(jù)本發(fā)明的管的另一實(shí)施方案的內(nèi)表面的局部頂視圖。圖9b為圖9a中箭頭22方向示出的管的正視圖。圖10a為本發(fā)明的管的內(nèi)表面的局部視圖，示出了工具在g方向中,脊用以在g方向中從脊切割凸起。圖10b為本發(fā)明的管的可選內(nèi)表面的局部視亂示出了工敲g方向中靠近脊用以在g方向中從脊切割凸起。圖lla為根據(jù)本發(fā)明的管的內(nèi)表面的示意圖，示出了脊和槽之間的角度方向，其中脊和槽為相反向的螺旋。圖lib為根據(jù)本發(fā)明的管的內(nèi)表面的示意圖，示出了脊和槽之間的角度方向，其中脊和槽為相同向的螺旋。具體實(shí)施例方式圖la《示出了本發(fā)明的管21的一個(gè)實(shí)案的部分地成形的內(nèi)表面18。內(nèi)表面18包括多個(gè)凸起2。凸起2由內(nèi)表面18上形成的脊1形成。脊1首先形鵬內(nèi)表面18上。隨后切割脊1產(chǎn)生脊層4，隨后提升脊層4以形成凸起2(如圖la和lb最佳示出的)。如圖6a-d和7a-d所示和下述，可以用工具13來完j^萬述切害訴口提升，但這不是必須的。應(yīng)當(dāng)明白的是，根據(jù)本發(fā)明的管可以用于任何需要將熱量從管的一側(cè)傳遞到管的另一側(cè)的設(shè)備中，例如單相和多相(均為純液體或氣體或^/氣混合體)蒸發(fā)器和冷凝器，但不局限于此。雖然下面的描述為本發(fā)明的管提供理想的尺寸，但本發(fā)明的管決不局限于這些尺寸。管以及凸起2的理想幾何微^#、于多個(gè)因素，這些因素中不重要的是流經(jīng)管的流體的屬性。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道如何改變管的內(nèi)表面的幾何形狀以及脊1和凸起2的幾何形狀，以便使得在各種設(shè)備和以各種流體使用的管的傳熱最大化。脊1以相對于管的軸線S的螺旋角a形成在內(nèi)表面18上(見圖la和le)。螺旋角a可以是0。-90°之間的任何角度，但是地不超過70°。本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易理解螺旋角a常常依賴，至少部分依賴，所用的流體介質(zhì)。脊1的高度&越大，對于流經(jīng)管21的流體則通常更粉滯。例如，大于零(,地，但不是必需的，至少為0.001英寸)至管內(nèi)部直徑(D》25%的高度&通常在用7K/乙二醇混合體降低^^的設(shè)備的管中1頓較為理想。對于這個(gè)應(yīng)用，Q為從管21的內(nèi)表面18測量的管21的內(nèi)徑。脊l的軸向節(jié)距P^依賴多個(gè)因素，包括螺旋角a、形成在管21的內(nèi)表面18上的脊數(shù)和管21的內(nèi)徑Di。雖然可以用任何節(jié)距Pv，優(yōu)選地Pv/&的比11S少為0.002，&/Q的比值i^t也在約0.001-0.25之間。同樣，然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易理解這對雄的的比值常常^#、于，至少部分于，所用流體介質(zhì)和工作條f牛(即流體介質(zhì)的溫度)。脊層4以相對于軸線s的角9來切割，該角度imt也大約在20°-50°之間，包括且更優(yōu)選的為約3Cr。凸起2的軸向節(jié)距P^可以是大于零的任一值，除了其他因素以外，一般依賴于在制造過程中工具(下面進(jìn)行描述)和管之間的相對每倂中轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)、制造過程中工具和管之間的相對軸向進(jìn)纟^I度以及制敬程中設(shè)置在形成凸起的工具上的刀尖的個(gè)數(shù)。雖然形成的凸起2可以具有任意厚度Sp，厚度Sp優(yōu)iMk大約為節(jié)距P^的20-100%。凸起2的高度ep取決于切割深度t(見圖lb,8a和8b)和切割脊層4的角0。凸起2的高度ep優(yōu)選i也為至少與切割深度t一樣大，多達(dá)至切割深度t的三倍。優(yōu)選的但不是必須的，以高度&形成脊1，并將角8設(shè)置為{吏得凸起2的高度ep至少大約為脊1高度&的兩倍。這樣，ep/Di的比值優(yōu)選的在約0.002力.5之間(即，ep/D,為er/Q約0.001-0.25的雌范圍比值的兩倍)。圖la和lb示出切割深度t等于脊1的高度&，因此凸起2的基底40位于管21的內(nèi)表面18上。然而，切割深度t不一定要等于脊高度&。而是，脊l可以僅被部分地割斷(見圖8a)自出脊1的高度并m管壁3中(見圖8b)。在圖8a中，沒有沿其齡高度&切害嵴1，因此凸起2的基底40比脊1的基底42更遠(yuǎn)離管21的內(nèi)表面18，基底42在內(nèi)表面18上。相反地，圖8b示出了大于脊高度&的切割深度t，因此凸起2的至少一個(gè)魁趙申進(jìn)入管壁3，超出了內(nèi)表面18和脊基底42。當(dāng)脊層4被提升時(shí)，槽20在相鄰?fù)蛊?之間形成。切割和提升該脊層4，于是槽20在內(nèi)表面18上按與管21的軸線s(見圖le，lla和圖llb)成角t定向，該角度iM但不一定是必需的在大約80°-100°之間。凸起2的形狀取決于脊1的形狀和脊1相對于工具13的移動(dòng)方向的取向。在圖la-e所示的實(shí)施方案中，凸起2具有四，i康面25、一^l斗頂面26(其幫助減少熱傳遞的熱阻)、和一個(gè)大致削尖的尖端28。本發(fā)明的凸起2決不限定于這個(gè)圖解的實(shí)案，而是可以按任意形狀形成。而且管21中的凸起2不一定全部是相同的皿或具有相同的幾何皿。不論凸起2的方向是直的(見圖10a)或彎曲或扭曲的(見圖10b)，這取決于在脊1和工具13的移動(dòng)g的方向之間形成的角P。若角P小于90°，凸起2具有相對直的取向，如圖10a所示。若角P大于9CT，凸起2具有更彎曲和/或扭曲的取向，如圖10b所示。在制造管21的過程中，用工具13切穿脊1并提升產(chǎn)生的脊層4以形成凸起2。但其他的設(shè)備和方法也可以用來形成凸起2?？梢杂萌我饩哂薪Y(jié)構(gòu)完整性的耐金屬切割的材料(例如鋼、碳化物、陶瓷等)來制造工具13，但的用碳化物制造。圖6a-d和7a-d中示出的工具13的實(shí)施方案一般地具有一工具軸線q、兩個(gè)基底壁30，32和一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁34?？卓?6穿過工具13設(shè)置。尖端12形鵬工具13的側(cè)壁34上。然而，注意所述尖端可安裝或形鵬能按相對于管21的所需取向支撐所述尖端的任意結(jié)構(gòu)上，這種結(jié)構(gòu)不限定于圖6a-d和7a-d示出的。此外，所述尖端在其支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)可伸縮，這粘切割過程中的尖端個(gè)數(shù)可方便地改變。圖6a-d示出了具有單個(gè)尖端12的工具13的一個(gè)實(shí)施方案，圖7a-d示出了具有四個(gè)尖端12的工具13的可選實(shí)施方案。本領(lǐng)術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，工具13可配斜壬意數(shù)目的尖端12，這取決定于凸起2的預(yù)定節(jié)距P^。而且每個(gè)尖端的幾何J1^:不一定要與單個(gè)工具13上的尖端相同。而是，具有不同幾何微的尖端12可設(shè)置在工具13上，以便形成具有不同微、取向和其他幾何微的凸起。#^尖端12由平面A，B和C相魏成。平面A和B相娜成切割ii^14，其切穿該脊1形成脊層4。平面B以相對于一個(gè)垂直于工具軸線q(見圖6b)的平面成p的角度取向。角^定義為90°-0。這樣角^的在約40°-70°之間，允許切割邊緣14按在約20°-50°之間的期望角度e切穿脊1。平面A和C相交形成提升邊緣15，其向上提升脊層4形成凸起2。角^由平面C和一垂直于工具軸線q的平面來限定，該角^確定傾斜角"(即在一垂直于管21的縱軸的平面與凸起2的縱軸線之間的角)，提升邊緣15以此角度將凸起2提升。角^=角"，并且因此，工具13上的角^可以被調(diào)節(jié)以直接影響凸起2的傾斜角co。傾斜角"(和角w)，為相對于與管21縱軸線s垂直的平面成約45°-45°之間的任意角度的絕對值。這樣凸起可以與管21(見圖lb)的縱軸s垂直的平面對齊，或相對于與管21(見圖lc)的縱軸s垂直的平面向左禾響右傾斜。而且，可以用不同的形鄉(xiāng)戯端12(即不同的尖端上的角^不同)，這樣管21內(nèi)的凸起2可相對于與管21的縱軸線s垂直的平面按不同的角度(或完全不同)和按不同的方向傾斜。雖然凸起2的物理尺寸的優(yōu)選范圍已經(jīng)給出，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到可修改工具13的物理尺寸來影響由此獲得的凸起2的物理尺寸。例如，切割邊緣14切入脊l的深度t，并且角^影響凸起2的深度ep。因此，可用如下表達(dá)式來調(diào)節(jié)凸起2的深度epep二1/sin(90畫p)或，給定^=90-0，ep=t/sin(0)其中t為切割深度；p為平面B與垂直于工具軸線q的平面之間的角；以及e為脊層4相對于管21的縱軸線s被切割的角。凸起2的厚度Sp取決于凸起2的節(jié)距和角0。因此，可用下述^式調(diào)節(jié)厚度SpSp二P叫sin(90-p)或，假設(shè)0=90-9，Sp二P叫sin(e)其中.-P^為凸起2的軸向節(jié)距；P為平面B與垂直于工具軸q的平面之間的角；以及e為脊層4相對于管21的縱軸s被切割的角。圖4和5示出一個(gè)用于增強(qiáng)管21的表面的可能的機(jī)構(gòu)。這些圖決不限定根據(jù)本發(fā)明的串'遺管的工藝，而是可以4頓任何適合的設(shè)備或設(shè)備組合的管制造工藝。本發(fā)明的管可用多種材料制造，這些材料具有包括結(jié)構(gòu)完整性、延展性和塑性的適合的物理特性，例如銅和銅合金、鋁和鋁合金、黃銅、鈦、鋼和不鏃岡。圖4和5示出三個(gè)在管21上操作來增強(qiáng)管21的外表面的刀軸10。注意，圖4上省略了刀軸10中的一個(gè)。每個(gè)刀軸10包括一具有翅片盤7的工具機(jī)構(gòu)，翅片盤7徑向擠壓成一頭至哆頭的具有軸向節(jié)距Pa^。的外部翅片6。所述工具機(jī)構(gòu)包括附加盤，例如凹口(notching)盤或壓平(flattening)盤，以進(jìn)一步增強(qiáng)管21的外表面。此外，雖然只示出了三個(gè)刀軸IO，根據(jù)預(yù)定的增強(qiáng)夕卜表面可使用更少或更多的刀軸。然而，注意根據(jù)管的應(yīng)用，管21的外表面可以根本不需要設(shè)置增強(qiáng)部分。在管21的內(nèi)表面增強(qiáng)的一個(gè)實(shí)施方案中，旋轉(zhuǎn)安裝有芯軸9的刀軸11延伸駄管21。工具13fflil孔口16安裝在軸11上。螺栓24將工具13固定?？捎萌魏芜m合的方法將工具13優(yōu)^i也相對于軸11旋轉(zhuǎn)固定。圖6d和7d示出一鍵槽17，鍵槽17設(shè)置在工具13上與軸11上的一(未示出的)凸起互鎖，以相對于軸11將工具13固定在適當(dāng)位置。操作時(shí)，管12—般在其移動(dòng)制造過程中旋轉(zhuǎn)。管壁3在芯軸9和翅片盤7之間移動(dòng)，絲管壁3上施加壓力。在壓力下，管壁3的金屬^A翅片盤7之間的槽中，以在管21的夕卜表面上形片6。芯軸9上體有所需內(nèi)表面圖樣的鏡像圖案，這樣在管21和芯軸9配合時(shí)芯軸9會在管21的內(nèi)表面18上形成預(yù)定的圖樣。如圖la和圖4所示，所需的內(nèi)表面圖樣包括脊1。在管21的內(nèi)表面18上形成脊1后，管21遇到靠近芯軸9并且位于芯軸9下游的工具13。如前說明的，工具13的一個(gè)或多個(gè)切割14切穿脊1以便形成脊層4。工具13的一個(gè)或多個(gè)提升邊緣15隨后提升脊層4以便形成凸起2。當(dāng)凸起2與外部翅片同時(shí)形成并且工具13被固定(即沒有旋轉(zhuǎn)或軸向移動(dòng))時(shí)，管21自動(dòng)地旋轉(zhuǎn)并伴有軸向移動(dòng)。在這種情況中，凸起的軸向節(jié)距P^p由下面的公式?jīng)Q定<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>其中Pa^。為外部翅片6的軸向節(jié)距；Zo為管21的外&l:翅片的頭數(shù)；和A為工具13上尖端12的^h數(shù)。為得到特定的凸起軸向節(jié)距Pap，也可旋轉(zhuǎn)工具13。管21和工具13可按相同的方向旋轉(zhuǎn)，或可選的，管21和工具13按相反方向旋轉(zhuǎn)。為得到預(yù)定的凸起軸向節(jié)距P，軸13所需的旋轉(zhuǎn)(按每分鐘轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)(RPM))可用下面的公式計(jì)算<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>其中RPMtod為管21的旋轉(zhuǎn)頻率；P^。為外部翅片6的軸向節(jié)距；Zo為管21的夕卜《處翅片的頭數(shù)；Pap為凸起2的所需軸向節(jié)距；和^為工具13上尖端12的個(gè)數(shù)。如果這個(gè)計(jì)算結(jié)果為負(fù)，貝ij工具13按與管21相同的方向旋轉(zhuǎn)以獲得所需的節(jié)距Pa^p。可選地，如果這^hi十算結(jié)果為正，則工具13按與管21相反的方向旋轉(zhuǎn)以獲得所需的節(jié)距P^。注意到雖然所示的凸起2的形成是在脊1形成的同一操作中，但是可以用一帶預(yù)成形的內(nèi)脊1的管在分開的操作中由翅片產(chǎn)生凸起2。逸通常需要一組件以便使得工具13或管21旋轉(zhuǎn)并g管軸線移動(dòng)工具13和管21。而且，地設(shè)置一支撐件來相對于內(nèi)管表面18確定工具13的中心。在這種情況下，凸起2的軸向節(jié)距Pa^p被下面的公式限定尸。,z。/(麗.z,)其中..Xa為管21和工具13之間的相對軸向速度(距離/時(shí)間)；RMP為工具13和管21之間相對旋轉(zhuǎn)頻率；P^為凸起2的所需軸向節(jié)距；和^為工具13上尖端12的個(gè)數(shù)。這個(gè)公式適合(1)管僅僅軸向移動(dòng)(即不旋轉(zhuǎn))和工具僅僅旋轉(zhuǎn)(即不軸向移動(dòng))時(shí)；(2)管僅僅旋轉(zhuǎn)和工具僅僅軸向移動(dòng)時(shí)；(3)工具旋轉(zhuǎn)并軸向移動(dòng)，但管被固定既不旋轉(zhuǎn)也不軸向移動(dòng)時(shí)；(4)管旋轉(zhuǎn)并軸向移動(dòng)，但工具被固定既不旋轉(zhuǎn)也不軸向移動(dòng)時(shí)；和(5)上述的任意結(jié)合。借助本發(fā)明的內(nèi)管表面，產(chǎn)生了流體流動(dòng)的附加路徑(在凸起2之間穿過槽20)從而優(yōu)化熱傳遞和壓降。圖9a示出這些流體涼u^管21的附加路徑22。除流艦iK各徑23外這些路徑22產(chǎn)生在脊1之間。這些附加路徑22具有相對于管軸線s的螺旋角ai。角a!是由相鄰脊1形成的凸起2之間的角。圖9b清楚地示出這些形成在凸起2之間地附加路徑22。用下面的表達(dá)式，可S31調(diào)節(jié)凸起2的節(jié)距P^來調(diào)節(jié)螺旋角ai和路徑22穿過管21的取向<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>其中Pw為脊l的軸向節(jié)距；a為脊1至管軸線S的角度；ai為凸起2之間所需的螺旋角；&為工具13上尖端12的個(gè)數(shù)；以及A為從管21的內(nèi)表面18測量的管21的內(nèi)徑。如果脊螺旋角a和槽20的角t都是右手螺旋或左手螺旋(見圖llb)，那么在Jd^表達(dá)式中應(yīng)當(dāng)使用"[-]"。可選地，如果螺旋角a和槽20的角T為相反的旋向(見圖lla)，那么在上述表達(dá)式中應(yīng)當(dāng)使用"[+]"。根據(jù)本發(fā)明制造的管優(yōu)于現(xiàn)有的管。Mii展示這些管之間增強(qiáng)因素中的不同，圖12和13圖示了這種管的兩個(gè)示例的增強(qiáng)性能(沸l(wèi)ftTubeNo.25和TubeNo.14)。這些新管(TubeNo.25和TubeNo.14)的熱傳遞系數(shù)(兩個(gè)管側(cè)邊(見圖l2)和全部(見圖l3))借助這些增強(qiáng)因素增加而超過了現(xiàn)有的管(Turb-B,Turb-BII和Turb-BIlf)。同樣TubeNo.25和14僅僅是根據(jù)本發(fā)明的管的示例。根據(jù)本發(fā)明制造的其他類型的管優(yōu)于在各種設(shè)備應(yīng)用的現(xiàn)有的管。管Turb-B,Turb-BII和Turb-BIlf的物理屬性在Thors等人的專利號為No.5697430的美國專利的表l和2中描述。1\^-8@引作1\^11;Turb-Bll⑧引作TubeIII;Turb-Blll^弓l作TubelVH。TubeNo.25禾t!TubeNo.14的外表面與Turb-BHf的等同。TubeNo.25和TubeNo.14與本發(fā)明的一致，并包括如下的物理屬性表l管和脊的尺寸<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>表2凸起尺寸<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>此外，用來在TubeNo.25和14上形成凸起的工具具有如下特征表3工具尺寸<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>圖12顯示了TubeNo.14的管側(cè)熱傳遞系數(shù)大約是Turb-Bllf的1.8倍，TubeNo.25的管側(cè)熱傳麟數(shù)大約是Turb-Bllf的1.3倍，Turb-Bllf是目前在蒸發(fā)器設(shè)備中j頓最為廣泛的管，并在圖12和13中示為基線。對以地，圖13顯示了TubeNo.25的管側(cè)熱傳遞系數(shù)大約是Turb-Bll產(chǎn)的1.25倍，TubeNo.14的管側(cè)熱傳遞系數(shù)大約是Turb-Bnf的15倍。上述的是用于是圖解、解釋和描述本發(fā)明實(shí)施方案的目的。對于本領(lǐng)域那些技術(shù)人員來講，對這些實(shí)施方案的進(jìn)一步改變和修改是顯而易見的，并且可以不脫離本發(fā)明的精神或范圍地作出。權(quán)利要求1.一種傳熱管(21)，其包括內(nèi)表面(18)、外表面和縱向軸線(S)，其中所述管包括多個(gè)凸起(2)，所述凸起是從沿所述管的內(nèi)表面與所述縱軸線(S)成角度形成的脊(1)形成的；其中，所述多個(gè)凸起(2)中的至少一些凸起從所述內(nèi)表面(18)按基本上不垂直于所述縱向軸線(S)的方向凸出；其特征在于，所述凸起(2)由以下步驟形成a.切穿所述脊至一切割深度(t)，以便形成脊層(4)；和b.提升所述脊層以形成凸起(2)，所述凸起具有凸起高度、凸起厚度和凸起節(jié)距。2.如權(quán)利要求l所述的管(21)，其特征在于，所述多個(gè)凸起(2)中的其它凸起從內(nèi)表面(18)按基本上垂直于所述縱向軸線(S)的方向延伸。3.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的管(21)，其特征在于，所述多個(gè)凸起(2)中的至少一些凸起是彎曲的禾W或扭曲的。4.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的管(21)，其特征在于，所述凸起(2)的高度值不大于所述切害嗨度(t)的三倍。5.如權(quán)利要求4所述的管，其特征在于，切割深度(t)小于或約等于所述脊高度。6.如權(quán)利要求4所述的管，其特征在于，所述切割深度(t)大于所述脊高度。7.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的管(21)，其特征在于，所述多個(gè)凸起(2)中的至少一個(gè)凸起的高度值大到所述切割深度(t)。8.如前述權(quán)禾腰求中任一項(xiàng)所述的管，其特征在于，所述脊(1)相對于所述管的所述縱向軸線(S)成一角度切穿，所述角度在約0。和90°之間，最好為約30。。9.如前述權(quán)禾腰求中任一項(xiàng)所述的管，其特征在于，所述脊(1)沿著所述內(nèi)表面(18)以相對于所述縱向軸線(S)不大于70°的角度形成。10.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的管(21)，其特征在于，所述管(21)的內(nèi)徑(Dl)與所述脊的高度的比值的范圍為0.001至0.25，兩端點(diǎn)包含在內(nèi)。11.如前述權(quán)禾腰求中任一項(xiàng)所述的管(21)，其特征在于，所述脊(1)的高度至少為0.025麵(0.001英寸)。12.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的管(21)，其特征在于，還包括多個(gè)所述脊(1)，所述脊(1)具有一軸向節(jié)距，其中所述辨由向節(jié)距與所述脊高度的比,少為0.002。13.如前述豐又利要求中任一項(xiàng)所述的管(21)，其特征在于，所述脊高度大于或等于切割深度。14.如權(quán)利要求14、6-13中任一項(xiàng)所述的管(21)，其特征在于，所述凸起(2)包括至少一個(gè)延伸itA所述管的內(nèi)表面(18)且超出所述脊(1)的脊底(42)的壁。15.如前述木又利要求中任一項(xiàng)所述的管(21)，其特征在于，該管具有一內(nèi)徑，至少一個(gè)凸起具有一高度，其中凸起高度和管內(nèi)徑之間的比值在約0002和05之間。16.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的管(21)，其特征在于，所述凸起(2)包括至少三個(gè)側(cè)面和一頂面(26)。17.如權(quán)利要求16所述的管，其特征在于，所述頂面(26)為傾斜的。18.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的管(210，其特征在于，所述凸起(20具有基本上削尖的尖端(28)。19.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的管(21)，其特征在于，所述多個(gè)凸起(2)具有一節(jié)距，其中所述多個(gè)凸起中的每個(gè)凸起厚度在凸起節(jié)距的約20%和100%之間。20.如前述權(quán)禾腰求中任一項(xiàng)所述的管(21)，其特征在于，還包括在所述多個(gè)凸起之間以相對于所述管的縱軸線成約80°和100°之間的角形成的槽(20)?！N器械，其包括如權(quán)禾腰求1-20中任一項(xiàng)所述的管(21)。全文摘要一種傳熱管(21)，其包括內(nèi)表面(18)、外表面和縱向軸線(S)，其中管包括多個(gè)凸起(2)，凸起是從沿管的內(nèi)表面與縱軸線(S)成角度形成的脊(1)形成的；其中，多個(gè)凸起(2)中的至少一些凸起從內(nèi)表面(18)按基本上不垂直于縱向軸線(S)的方向凸出，凸起(2)由以下步驟形成a.切穿脊至一切割深度(t)，以便形成脊層(4)；和b.提升脊層以形成凸起(2)，凸起具有凸起高度、凸起厚度和凸起節(jié)距。傳熱管的內(nèi)表面由用多個(gè)凸起(2)來增強(qiáng)傳熱，凸起(2)為在管內(nèi)的流體流動(dòng)提供了附加的路徑，因此增強(qiáng)了在管內(nèi)流動(dòng)的傳熱介質(zhì)的紊流度。這增加了流體混合而減少了靠近管的內(nèi)表面的流體介質(zhì)的邊界層堆積，這種堆積增加了熱阻并因此影響熱傳遞。凸起(2)還為附加熱交換提供了額外的表面積。文檔編號B21C37/20GK101435671SQ20081017389公開日2009年5月20日申請日期2003年6月10日優(yōu)先權(quán)日2002年6月10日發(fā)明者N·佐布科夫,P·托爾斯申請人:沃爾弗林管子公司