專利名稱：一種強(qiáng)化冷凝管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種強(qiáng)化冷凝管，用作制冷和空調(diào)系統(tǒng)以及能源與動(dòng)力設(shè)備中的冷凝器的 熱交換部件，屬于熱交換部件技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在制冷、空調(diào)、過(guò)程工程、石油化工以及能源與動(dòng)力工程等領(lǐng)域，常常涉及到液體在 管束外表面的凝結(jié)。尤其是制冷與空調(diào)系統(tǒng)中所用的冷凝器，蒸汽在管外凝結(jié)時(shí)的相變換 熱熱阻與管內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流換熱熱阻相當(dāng)甚至大于管內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流換熱熱阻，因此，強(qiáng)化管外的 凝結(jié)換熱對(duì)于提高冷凝器的傳熱性能可以起到顯著的效果。而在電廠中所用的凝汽器，由 于冷凝水的量很大，冷凝液膜的熱阻不可忽視，采用具有良好排液性能的三維低翅片冷凝 管可以有效加速排液，減小液膜的傳熱熱阻，從而提高凝汽器的傳熱性能。
關(guān)于凝結(jié)換熱機(jī)理的研究表明，液膜的導(dǎo)熱熱阻是凝結(jié)傳熱熱阻的主要部分，因此， 強(qiáng)化冷凝傳熱的關(guān)鍵是盡可能減小冷凝液膜的厚度。實(shí)現(xiàn)這一目的需要同時(shí)從兩個(gè)方面入 手， 一方面是在換熱表面生成特殊的擴(kuò)展表面，改變液膜的表面張力分布，冷凝液在表面 張力的作用下堆積在擴(kuò)展表面的凹槽部位，在凹槽部位傳熱將被消弱，但擴(kuò)展表面的尖銳 部位的液膜則變得很薄，傳熱效果顯著提高，因此，總體傳熱性能可以得到有效提高；另 一方面是設(shè)法提高擴(kuò)展表面的排液速度，防止擴(kuò)展表面被冷凝液壅塞，其原理是或者采用 尖銳擴(kuò)展表面減小表面張力滯留液滴的作用，或者利用槽道引導(dǎo)冷凝液積聚增加重力對(duì)液 滴脫離的作用，從而加速液滴的脫離。
中國(guó)專利ZL93101513.8 (授權(quán)公告號(hào)CN1077979C)公開的冷凝器熱交換管在外翅片 上壓出多個(gè)彼此之間有間距的凹口，在壓出時(shí)同時(shí)形成從外翅片側(cè)壁面上伸出的橫向凸出 部分，形成三維擴(kuò)展表面。中國(guó)專利ZL95118179.3 (授權(quán)公告號(hào)CN1090751C)公開的冷 凝器熱交換管通過(guò)在外翅片上切割出凹槽，形成的齒臺(tái)具有尖端，使得擴(kuò)展表面的排液能 力得到加強(qiáng)。美國(guó)專利US005775411A公開了一種冷凝管的三維擴(kuò)展表面結(jié)構(gòu)，通過(guò)在外 翅片的側(cè)表面切出三角形、梯形或U形凹面來(lái)改變擴(kuò)展表面的表面張力分布，美國(guó)專利 US005803165A公開的冷凝管三維擴(kuò)展表面則具有類似百褶裙的表面結(jié)構(gòu)。中國(guó)發(fā)明專利 申請(qǐng)公布說(shuō)明書(申請(qǐng)?zhí)?00710036470.3，公開號(hào)CN101004337A)公開的一種強(qiáng)化冷凝
4用傳熱管在翅片壁上沿周向設(shè)有相互平行或錯(cuò)開的橫翅，形成上翅間槽和下翅間槽。中國(guó) 專利ZL200510041468.6 (授權(quán)公告號(hào)CN100365369C)公開的一種傳熱管在翅片壁上沿周 向設(shè)有用于構(gòu)成復(fù)式空穴結(jié)構(gòu)的橫翅。上述文獻(xiàn)對(duì)熱交換管的外壁表面即習(xí)慣所稱的外翅 片的結(jié)構(gòu)的共同特點(diǎn)是形成三維翅片結(jié)構(gòu)，利用表面張力在三維翅片結(jié)構(gòu)上的不同分布形 成有效的薄液膜區(qū)，提高凝結(jié)換熱性能。
近年來(lái)，人們一直在致力于對(duì)冷凝管的翅片表面的結(jié)構(gòu)進(jìn)行探索，并尋求能使翅片末 端更為尖銳的加工方法，使凝結(jié)換熱的換熱系數(shù)進(jìn)一步提高，并使傳熱管的重量有所下降。 對(duì)于高效冷凝管，由于冷凝液的流量較大，因此冷凝管的三維擴(kuò)展表面的設(shè)計(jì)應(yīng)更注重其 排液效果。然而，在已公開的文獻(xiàn)中尚未見諸有表現(xiàn)于冷凝器熱交換管管外的外翅片的結(jié) 構(gòu)能體現(xiàn)出通過(guò)設(shè)計(jì)出冷凝液排液通道來(lái)提高凝結(jié)換熱系數(shù)的技術(shù)啟示，也未見諸有通過(guò) 一種合適的機(jī)械加工方法在強(qiáng)化傳熱管的外翅片表面加工出合適的冷凝液排液通道以提 高凝結(jié)換熱系數(shù)的加工手段。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是要提供一種強(qiáng)化冷凝管，這種強(qiáng)化冷凝管不但能利用冷凝液膜的表面 張力作用降低翅片上的液膜厚度，而且能構(gòu)成便于冷凝液積聚的連貫通道加快排液的三維 擴(kuò)展表面，從而提高冷凝管的傳熱性能。
本發(fā)明的任務(wù)是這樣來(lái)完成的， 一種強(qiáng)化冷凝管，包括管體和由所述管體上的材料沿 管體的半徑方向延展并且在管體的外表面繞管體呈螺旋狀延伸而成的與管體構(gòu)成為一體 的外翅片以及位于相鄰?fù)獬崞g的主凹槽，特征在于所述外翅片的頂部以間隔狀態(tài)地 開設(shè)有切口，而外翅片的一側(cè)同樣以間隔狀態(tài)地開設(shè)有第一副凹槽，第一副凹槽自所述切 口的底部向下延伸至所述的主凹槽。
一種強(qiáng)化冷凝管，包括管體和由所述管體上的材料沿管體的半徑方向延展并且在管體 的外表面繞管體呈螺旋狀延伸而成的與管體構(gòu)成為一體的外翅片以及位于相鄰?fù)獬崞?間的主凹槽，特征在于所述外翅片的頂部以間隔狀態(tài)地開設(shè)有切口，而在外翅片的一側(cè)
同樣以間隔狀態(tài)地開設(shè)有第一副凹槽，并且在外翅片的另一側(cè)還間隔開設(shè)有第二副凹槽， 第一、第二副凹槽的位置彼此對(duì)應(yīng)并且各自從所述切口的底部向下延伸至所述的主凹槽。 在本發(fā)明的一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述的第一、第二副凹槽和切口三者共同地形成一
條形狀呈n形的貫通槽道。在本發(fā)明的另一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述的切口為深切口、淺切口和寬切口中的任意 一種或者其組合，其中所述的深切口與所述管體軸線之間構(gòu)成有一第一夾角，淺切口與 所述管體軸線之間構(gòu)成有一第二夾角，而所述寬切口與所述管體軸線之間構(gòu)成有第三夾角。
在本發(fā)明的又一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述的深切口的深度為0.2-0.5mm,寬度為 0.05-0.5 mm，相鄰深切口之間的間距為0.6-2.0 mm。
在本發(fā)明的再一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述的淺切口的深度為0.05-0.2 mm，寬度為 0.01-0.2 mm，相鄰淺切口之間的間距為0.1-0.6 mm。
在本發(fā)明的還一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述的寬切口的深度為0.2-0.5 mm，寬度為 0.1-1.0 mm，相鄰寬切口之間的間距為0.6-2.0mm。
在本發(fā)明的更而一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述的第一、第二、第三夾角各為0-50°。
在本發(fā)明的又更而一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述的深切口與所述的淺切口呈兩隔一或一 隔一配置；所述的深切口與寬切口呈兩隔一配置；所述的淺切口與寬切口呈兩隔一配置或 呈一隔一配置。
在本發(fā)明的還更而一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述的第一、第二副凹槽的寬度各為 0.01-0.5 mm，深度各為0.01-0.2 mm。
本發(fā)明推薦的強(qiáng)化冷凝管與已有技術(shù)中的翅片管相比的優(yōu)點(diǎn)由于在外翅片的頂部開 設(shè)了切口，并且在外翅片的一側(cè)開設(shè)了直接通向主凹槽的底部的第一副凹槽或者在外翅片 的兩側(cè)開設(shè)了直接通向主凹槽的底部的第一、第二副凹槽，從而使得在切口處積聚的以及 在切口兩邊分布的冷凝液在液膜表面張力的作用下向第一副凹槽或同時(shí)向第一、第二副凹 槽匯聚，并且流向主凹槽，從而可顯著改善冷凝管的排液，使凝結(jié)換熱得到強(qiáng)化。


圖1為本發(fā)明強(qiáng)化冷凝管的第一實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖。 圖2為本發(fā)明強(qiáng)化冷凝管的第二實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖。 圖3為本發(fā)明強(qiáng)化冷凝管的切口的第一實(shí)施例示意圖。 圖4為本發(fā)明強(qiáng)化冷凝管的切口的第二實(shí)施例示意圖。 圖5為本發(fā)明強(qiáng)化冷凝管的切口的第三實(shí)施例示意圖。 圖6為本發(fā)明強(qiáng)化冷凝管的切口的第四實(shí)施例示意圖。
具體實(shí)施例方式
為了使專利局的審査員尤其是公眾能夠更加清楚地理解本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)和有益效 果，申請(qǐng)人將在下面以實(shí)施例的方式結(jié)合附圖作詳細(xì)說(shuō)明，但是對(duì)實(shí)施例的描述均不是對(duì) 本發(fā)明方案的限制，任何依據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所作出的僅僅為形式上的而非實(shí)質(zhì)性的等效變換 都應(yīng)視為本發(fā)明的技術(shù)方案范疇。
實(shí)施例l:
請(qǐng)見圖l，獲得圖1結(jié)構(gòu)的強(qiáng)化冷凝管的具體措施是先在管體1的外壁上用刀具切 割成或軋制出切口4，然后在已經(jīng)切出有切口4的管體1的外壁上軋制出外翅片2，同時(shí) 在外翅片2的一側(cè)形成第一副凹槽5a，軋制方式大體上可以參見由中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開 號(hào)CN101240987A所公開的"強(qiáng)化傳熱管及其制作方法"的專利說(shuō)明書。第一副凹槽5a的 數(shù)量與切口4相等。在軋制過(guò)程中，使管體l上的材料沿管體l的半徑方向延展并且在管 體1的外表面繞管體1呈螺旋狀延伸，藉以形成與管體1構(gòu)成為一體的外翅片2，被軋制 出的外翅片2與管體1之間沒(méi)有一接觸熱阻，在軋制外翅片2時(shí)，管體l上的材料被切槽 刀具壓向相鄰?fù)獬崞?之間的主凹槽3的底部，被壓下的部位在處于切口 4的位置處由于 切口4造成的材料缺乏，從而在外翅片2的一側(cè)側(cè)面形成第一副凹槽5a，也就是說(shuō)在外翅 片2的一側(cè)形成自切口 4的底部一直延伸到主凹槽3的第一副凹槽5a，該第一副凹槽5a 實(shí)質(zhì)上就是切口 4在軋制外翅片2時(shí)在外翅片2的側(cè)面和主凹槽3的底部留下的痕跡。第 一副凹槽58的寬度為0.01-0.5111111，較好地為0.01-0.4 mm,更好地為0.02-0.03 mm,最好 為0.025 mm，本實(shí)施例選擇0.025 mm;第一副凹槽5a的深度為0.001-0.2 mm,較好地為 0.003-0.15 mm，更好地為0.06-0.12 mm，最好為0.08 mm,本實(shí)施例選擇0.08 mm。
實(shí)施例2:
請(qǐng)見圖2,第一、第二副凹槽5a、 5b和切口 4三者共同地形成一個(gè)形狀呈倒置的U 形或稱n形的貫通槽道，更具體地講，第一副凹槽5a從外翅片2的一側(cè)的根部即從主凹 槽3向切口4延伸至切口4的底部，與此同時(shí)，與第一副凹槽5a相對(duì)應(yīng)的并且位于外翅 片2另一側(cè)的第二副凹槽5b自外翅片2的另一側(cè)的根部即主凹槽3向切口 4延伸，直到 延伸到切口 4的底部，從而由第一、第二副凹槽5a、 5b及切口 4三者共同形成倒置的U 形的貫通槽道，即形成申請(qǐng)人在前面所講的n形的貫通槽道。這一結(jié)構(gòu)使得外翅片2表面的冷凝液在表面張力的作用下被拉入到切口 4中并且沿著第一、第二副凹槽5a、 5b流向 相應(yīng)的主凹槽3的底部，對(duì)減薄外翅片2兩側(cè)的表面的液膜厚度十分有利，相對(duì)于實(shí)施例 1僅在外翅片2的一側(cè)構(gòu)成的第一副凹槽5a而言具有更加明顯地提高冷凝換熱性能的長(zhǎng) 處。本實(shí)施例中的第二副凹槽5b的寬度和深度與第一副凹槽5a相同，而第一副凹槽5a 的深度及寬度與實(shí)施例1相同。其余同對(duì)實(shí)施例1的描述。 實(shí)施例3:
請(qǐng)見圖3，由于切口4有深、淺切口4a、 4b和寬切口4c之別，因此，本實(shí)施例為深 切口 4a,由刀具切割或軋制的方式在管體1的外壁上加工出深切口 4a，深切口 4a的深度 為0.2-0.5 mm，較好地為0.2-0.3 mm,更好地為0.22-0.28 mm，最好為0.24mm，本實(shí)施 例即選擇0.24 mm;深切口 4a的寬度為0.05-0.5 mm,較好地為0.1-0.4 mm，更好地為 0.15-0.3 mm,最好為0.2 mm，本實(shí)施例在圖3中以b示意的深切口 4a的寬度為0.2 mm; 相鄰深切口 4a之間的間距0.6-2 mm，較好為0.6-1.5 mm，更好為0.6-0.8 mm，最 好為0.68 mm，本實(shí)施例選擇0.68 mm。深切口 4a與管體1軸線之間所構(gòu)成的第一夾 角a'的角度為0-50°，較好地為5-50°，更好地為20-50°，最好為45°，本實(shí)施例選擇45°， 其余同對(duì)實(shí)施例1或2的描述。
實(shí)施例4:
請(qǐng)見圖4和圖5，在管體1的外壁上用刀具切割或軋制出切口 4，本實(shí)施例的切口 4 為淺切口 4b與寬切口 4c相組合，淺切口 4b與管體1軸線之間所形成的第二夾角P為0-50°， 較好地為5-45°，更好地為5-20°，最好為10°，本實(shí)施例選擇10°;淺切口 4b的深度為 0.05-0.2mm，較好地為0.006-0.15 mm，更好地為0.08-0.12 mm,最好為0.1 mm,本實(shí)施 例選擇0.1mm;淺切口 4b的寬度為0.01-0.2 mm，較好地為0.02-0.15 mm，更好 地為0.03-0.1 mm，最好為0.05mm，本實(shí)施例選擇0.05mm;相鄰淺切口4b之間的間 距為0.1-0.6 mm，較好地為0.15-0.4 mm,更好地為0.18-0.3 mm，最好為0.25mm,本實(shí) 施例選擇0.25 mm。
由圖4所示，寬切口 4c與管體1軸線之間所構(gòu)成的第三夾角a"為0-50°，較好地為 5-50°，更好地為10-45°,最好為35°，本實(shí)施例選擇35。；寬切口 4c的深度為0.2-0.5 mm， 較好地為0.2-0.45 mm，更好地為0.25-0.4 mm，最好為0.35 mm，本實(shí)施例選擇0.35 mm;寬切口 4c的寬度為0.1-1.0 mm，較好地為0.4-0.9 mm，更好地為0.6-0.8 mm， 最好為0.7 mm，本實(shí)施例選擇0.7mm;相鄰寬切口 4c之間的間距為0.6-2.0mm，較好 地為0.8-1.4 mm，更好地為0.9-1.1 mm,最好為1.0咖，本實(shí)施例選擇1.0 mm。
由圖5所示，淺切口4b與寬切口4c既可呈兩隔一配置，也可呈一隔一配置，本實(shí)施 例呈兩隔一配置，它們是由不同規(guī)格的刀具或模具在管體l的外壁上切出，即由兩組刀具 或兩組模具先在管體1的外壁同時(shí)加工出淺切口 4b和寬切口 4c，然后按實(shí)施例1的描述 或按實(shí)施例2的描述成形出外翅片2，并且利用刀具一側(cè)延壓、刀具另一側(cè)切割，在刀具 延壓側(cè)將切口拉伸，在外翅片2的一側(cè)成形出第一副凹槽5a，或刀具兩側(cè)都延壓，同時(shí)在 外翅片2的兩側(cè)成形出第一、第二副凹槽5a、 5b。
實(shí)施例5:
請(qǐng)見圖6，示出了深切口4a與淺切口4b相混合的切口4的形式，淺切口4b與深切口 4a呈兩隔一配置。當(dāng)然，也可將深、淺切口4a、 4b呈一隔一配置。
除了上述實(shí)施例外，依據(jù)舉一反三原則，完全可以知道，切口4在外翅片2上的構(gòu)成 形式均以寬切口4c出現(xiàn)，或均與淺切口4b出現(xiàn)，或單獨(dú)以深切口4a出現(xiàn)，還可以將深、 淺切口 4a、 4b以及寬切口 4c三者相混合的形式出現(xiàn)，或?qū)⑸钋锌?4a與寬切口 4c呈兩隔 一或一隔一配置?？傊?，切口4為深、淺切口4a、 4b及寬切口4c中的任意一種或者其任 意組合。因而不能以申請(qǐng)人給出的實(shí)施例來(lái)限制本發(fā)明的技術(shù)方案。
權(quán)利要求
1、一種強(qiáng)化冷凝管，包括管體(1)和由所述管體(1)上的材料沿管體(1)的半徑方向延展并且在管體(1)的外表面繞管體(1)呈螺旋狀延伸而成的與管體(1)構(gòu)成為一體的外翅片(2)以及位于相鄰?fù)獬崞?2)之間的主凹槽(3)，特征在于所述外翅片(2)的頂部以間隔狀態(tài)地開設(shè)有切口(4)，而外翅片(2)的一側(cè)同樣以間隔狀態(tài)地開設(shè)有第一副凹槽(5a)，第一副凹槽(5a)自所述切口(4)的底部向下延伸至所述的主凹槽(3)。
2、 一種強(qiáng)化冷凝管，包括管體(l)和由所述管體(l)上的材料沿管體(l)的半徑方向延 展并且在管體(1)的外表面繞管體(1)呈螺旋狀延伸而成的與管體(1)構(gòu)成為一體的外翅片(2) 以及位于相鄰?fù)獬崞?2)之間的主凹槽(3)，特征在于所述外翅片(2)的頂部以間隔狀態(tài)地 開設(shè)有切口(4)，而在外翅片(2)的一側(cè)同樣以間隔狀態(tài)地開設(shè)有第一副凹槽(5a)，并且在 外翅片(2)的另一側(cè)還間隔開設(shè)有第二副凹槽(5b)，第一、第二副凹槽(5a、 5b)的位置彼此 對(duì)應(yīng)并且各自從所述切口(4)的底部向下延伸至所述的主凹槽(3)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的強(qiáng)化冷凝管，其特征在于所述的第一、第二副凹槽(5a、 5b) 和切口(4)三者共同地形成一條形狀呈n形的貫通槽道。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的強(qiáng)化冷凝管，其特征在于所述的切口(4)為深切口 (4a)、淺切口(4b)和寬切口(4c)中的任意一種或者其組合，其中所述的深切口(4a)與所述 管體(l)軸線之間構(gòu)成有一第一夾角(a')，淺切口(4b)與所述管體(l)軸線之間構(gòu)成有一第二 夾角(P)，而所述寬切口(4c)與所述管體(l)軸線之間構(gòu)成有第三夾角(a〃)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的強(qiáng)化冷凝管，其特征在于所述的深切口(4a)的深度 為0.2-0.5 mm,寬度為0.05-0.5mm,相鄰深切口(4a)之間的間距為0.6-2.0mm。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的強(qiáng)化冷凝管，其特征在于所述的淺切口(4b)的深度為 0.05-0.2 mm，寬度為0.01-0.2 mm，相鄰淺切口(4b)之間的間距為0.1-0.6 mm。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的強(qiáng)化冷凝管，其特征在于所述的寬切口(4c)的深度 為0.2-0.5 mm，寬度為0.1-1.0 mm，相鄰寬切口(4c)之間的間距為0.6-2.0 mm。
8、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的強(qiáng)化冷凝管，其特征在于所述的第一、第二、第三夾角((x'、p、 a")各為0-50°。
9、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的強(qiáng)化冷凝管，其特征在于所述的深切口(4a)與所述的淺切 口(4b)呈兩隔一或一隔一配置；所述的深切口(4a)與寬切口(4c)呈兩隔一配置；所述的淺 切口(4b)與寬切口(4c)呈兩隔一配置或呈一隔一配置。
10、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的強(qiáng)化冷凝管，其特征在于所述的第一、第二副凹槽(5a、 5b)的寬度各為0.01-0.5 mm,深度各為0.01-0.2 mm。
全文摘要
一種強(qiáng)化冷凝管，屬于熱交換部件技術(shù)領(lǐng)域。包括管體和由所述管體上的材料沿管體的半徑方向延展并且在管體的外表面繞管體呈螺旋狀延伸而成的與管體構(gòu)成為一體的外翅片以及位于相鄰?fù)獬崞g的主凹槽，特征在于所述外翅片的頂部以間隔狀態(tài)地開設(shè)有切口，而外翅片的一側(cè)同樣以間隔狀態(tài)地開設(shè)有第一副凹槽，第一副凹槽自所述切口的底部向下延伸至所述的主凹槽。優(yōu)點(diǎn)可改善冷凝管的排液，使凝結(jié)換熱得到強(qiáng)化。
文檔編號(hào)F28F1/12GK101603793SQ20091018141
公開日2009年12月16日 申請(qǐng)日期2009年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月16日
發(fā)明者周浩平, 張春明, 時(shí)明華, 行 羅, 陸明華 申請(qǐng)人:江蘇萃隆精密銅管股份有限公司;上海理工大學(xué)