具有粗糙內(nèi)表面的內(nèi)螺紋管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種無(wú)縫的內(nèi)螺紋管。管的內(nèi)表面的溝槽成一個(gè)圖案，該圖案包括至少一個(gè)齒。所述至少一個(gè)齒的至少一部分被粗糙化。
【專利說(shuō)明】具有粗糙內(nèi)表面的內(nèi)螺紋管
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及內(nèi)螺紋管，具體地，涉及用于傳熱的內(nèi)螺紋管，尤其是無(wú)縫內(nèi)螺紋管。【背景技術(shù)】
[0002]在熱交換器中，使用無(wú)縫管(尤其是由諸如銅和鋁的高熱傳導(dǎo)率的材料制成無(wú)縫管)來(lái)循環(huán)載熱流體以進(jìn)行熱交換熱傳遞。管的內(nèi)部開(kāi)槽有內(nèi)螺紋以增加內(nèi)表面，以在載熱流體和管的內(nèi)表面之間獲得較大的熱交換表面積并制造湍流，從而提高熱交換效率。
[0003]在熱交換器中，使用內(nèi)螺紋管而非具有普通內(nèi)表面的管顯著提高熱交換效率，從而節(jié)省能源保護(hù)環(huán)境。盡管如此，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注環(huán)境，擔(dān)心越來(lái)越廣泛地使用熱交換器會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生潛在的不利影響，因而在不斷地對(duì)熱交換效率提出更高要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種提高熱交換效率的內(nèi)螺紋管。管的內(nèi)表面的被開(kāi)槽成圖案，該圖案包括至少一個(gè)齒。所述至少一個(gè)齒的至少一部分被粗糙化。
[0005]前面的一般描述和下面的詳細(xì)描述和說(shuō)明僅是示例性的，并且不限制本發(fā)明。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0006]附圖被并入說(shuō)明書(shū)中并構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分，附圖示出了本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例，與說(shuō)明書(shū)一起用于解釋本發(fā)明的原理。
[0007]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的無(wú)縫內(nèi)螺紋管的縱剖視圖(頂圖)和橫向剖視圖(底圖)；
[0008]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的無(wú)縫內(nèi)螺紋管的剖視圖，示出管的粗糙內(nèi)表面；
[0009]圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的無(wú)縫內(nèi)螺紋管的剖視圖，示出管的粗糙內(nèi)表面。
【具體實(shí)施方式】
[0010]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的無(wú)縫內(nèi)螺紋管的縱剖視圖(頂圖)和橫向剖視圖(底圖)。所示出的管是無(wú)縫管，其是通過(guò)將空心的鋼坯拉過(guò)模具生成中空的殼體而制成的(相比之下，焊接管通過(guò)軋制板并焊接板的兩個(gè)邊緣而制成)，然而，該管也可以是具有焊縫的管。管的內(nèi)表面被開(kāi)槽為圖案。雖然圖1中所示的管具有內(nèi)螺紋，即，其內(nèi)表面被開(kāi)槽成螺紋，但本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，所述內(nèi)表面也可以開(kāi)槽成任何合適的圖案，例如，沿管的縱向軸線延伸的多個(gè)齒，或在管的內(nèi)表面上的螺旋線。圖1所示的開(kāi)槽圖案包括至少一個(gè)齒I，其包括頂部2、側(cè)表面3和底部4。齒I增加了管的內(nèi)表面的面積，從而增加了載熱流體和管的內(nèi)表面之間的熱交換表面積，因此提供了更高的熱交換效率。齒I影響載熱流體的流動(dòng)；一部分流體的流動(dòng)須與齒I所延伸的螺旋路徑一致，這在流體中導(dǎo)致湍流，從而也提高了熱交換效率。
[0011]能通過(guò)使齒I的一部分粗糙化而進(jìn)一步改進(jìn)無(wú)縫內(nèi)螺紋管的熱交換效率。齒I的粗糙表面可以進(jìn)一步增加載熱流體和所述管的內(nèi)表面之間的接觸面積，從而可進(jìn)一步提高熱交換效率。此外，粗糙的表面提供更多的用于形成氣泡的位置(形成氣泡是相變過(guò)程，是所謂的“成核”過(guò)程的結(jié)果，“成核”通常發(fā)生在粗糙壁的界面上)，小氣泡會(huì)從表面脫離，從而加快了熱交換，從而也提高了熱交換效率。
[0012]內(nèi)表面的粗糙度可以以任何合適的方式分布在齒I的表面上。例如，可以使齒I的整個(gè)表面(包括頂部2、側(cè)表面3、底部4)粗糙化；僅使齒I的側(cè)表面2粗糙化；或者使頂部2和側(cè)表面3粗糙化。圖2和圖3示出本發(fā)明的兩個(gè)實(shí)施例，其中齒I的底部4的至少一部分被粗糙化，而齒I的頂部2與側(cè)表面3是平滑的。通過(guò)僅使齒I的底部4處的內(nèi)表面粗糙化，在底部4處提供了更多的熱交換表面以及更多的氣泡形成位置(“成核點(diǎn)”)，這顯著地提高了熱交換效率，同時(shí)，由于齒I的頂部2和側(cè)表面3仍是光滑的，因而使得對(duì)載熱流體流動(dòng)的影響最小化。
[0013]粗糙表面可以采取任何合適的形式。圖2圖示了一種形式，其中的齒I的底部4包括的多個(gè)凹陷5。這些凹陷5在底面4上不規(guī)則分布。凹陷5可以是任何形狀的；例如，凹陷5在底部4的平面處的開(kāi)口可以是大致圓形、正方形或其它規(guī)則或不規(guī)則形狀，所述開(kāi)口向下延伸時(shí)逐漸變細(xì)，使得凹陷5形成為大致的球冠形、錐形、倒置的角錐形或其它任何規(guī)則的或不規(guī)則的形狀。凹陷5可以定尺寸為:凹陷在底部4處的開(kāi)口的尺寸(所測(cè)量到的開(kāi)口的周延上距離彼此最遠(yuǎn)的兩點(diǎn)之間的距離)在從0.0OOlmmmm到0.0lmm的范圍中，且凹陷5的深度(從底部4所在的平面(S卩，凹陷5的頂部)至凹陷5的底部所測(cè)得的距離)在
0.0001mm mm到0.0lmm的范圍中。例如，凹陷5的開(kāi)口的尺寸可以是0.0001mm、0.001mm、
0.005mm或這些尺寸之間的任何值。凹陷5的深度可以是0.0001mm、0.001mm、0.005mm或這些尺寸之間的任何值。
[0014]如上所述的無(wú)縫內(nèi)螺紋管的粗糙表面可以通過(guò)任何合適的工藝制成。例如，可以通過(guò)以下方式制成粗糙表面:使管拉伸穿過(guò)一個(gè)其表面的至少一部分被粗糙化的模具，以便在拉伸過(guò)程中使得至少一個(gè)齒的至少一部分被粗糙化。
[0015]圖3圖示了粗糙表面的另一實(shí)施例。齒I的底部4包括的多個(gè)突起。突起6在底面4上不規(guī)則地分布。突起6可以是任何形狀的，例如，突起6的沿平行于底部4的平面截取的橫截面可以是大致圓形、正方形或任何其他規(guī)則的或不規(guī)則的形狀，且該橫截面向尖端逐漸變細(xì)，使所述凹陷形成為大致錐形、角錐形或任何其他規(guī)則的或不規(guī)則的形狀。突起6可以定尺寸為:突起6的基底處的橫截面的尺寸(所測(cè)量到的橫截面的周延上距離彼此最遠(yuǎn)的兩點(diǎn)之間的距離)在0.0OOlmmmm到0.0lmm的范圍中，且突起6的高度在0.0OOlmm到0.0lmm的范圍中。例如，突起6的基底處的橫截面的尺寸可以是0.0OOlmm.0.001mm、
0.005mm或這些尺寸之間的任何值。突起6的高度可以是0.0001mm、0.001mm、0.005mm或這些尺寸之間的任何值。
[0016]如上所述的無(wú)縫內(nèi)螺紋管的粗糙表面可以通過(guò)任何合適的工藝制成。例如，其可以通過(guò)將金屬顆粒燒結(jié)到的相應(yīng)的內(nèi)表面上而制成。具體而言，將芯桿插入無(wú)縫內(nèi)螺紋管中，無(wú)縫內(nèi)螺紋管的內(nèi)壁和芯棒之間保留有間隙；將金屬顆粒填充到間隙的對(duì)應(yīng)于粗糙表面的一部分，然后，將具有所述管芯桿和金屬顆粒的無(wú)縫內(nèi)螺紋管加熱以將所述金屬顆粒燒結(jié)至內(nèi)表面的待被粗糙化的一部分。
[0017]發(fā)明人已經(jīng)對(duì)7mm的內(nèi)螺紋管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以比較具有粗糙內(nèi)表面的內(nèi)螺紋管和具有光滑的內(nèi)表面的內(nèi)螺紋管的熱交換效率。實(shí)驗(yàn)表明，相對(duì)于使用具有光滑內(nèi)表面的內(nèi)螺紋管的熱交換器，使用上述具有粗糙內(nèi)表面的內(nèi)螺紋管的熱交換器的熱交換效率可以提高約20%，這顯著地節(jié)省能源。
[0018]在前面的說(shuō)明書(shū)中，已參照附圖來(lái)描述各優(yōu)選實(shí)施例。然而，顯而易見(jiàn)的是，可對(duì)其進(jìn)行各種其他的修改和變化，且可以實(shí)現(xiàn)另外的實(shí)施例，而不脫離如在隨后的權(quán)利要求中所述的本發(fā)明的更廣泛的范圍。例如，所述內(nèi)螺紋管是無(wú)縫鋼管，但是，其也可以是焊接管。本說(shuō)明書(shū)和附圖相應(yīng)地應(yīng)被視為說(shuō)明性的而不是限制性的。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)和實(shí)踐，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能知道其它實(shí)施例。本說(shuō)明書(shū)和實(shí)施例被認(rèn)為僅是示例性的，本發(fā)明的真實(shí)范圍和精神由權(quán)利要求限定。
【權(quán)利要求】
1.一種內(nèi)螺紋管，所述內(nèi)螺紋管的內(nèi)表面上開(kāi)槽成圖案，所述圖案包括至少一個(gè)齒，其特征在于，所述至少一個(gè)齒的至少一部分被粗糙化。
2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)螺紋管，其特征在于，所述內(nèi)螺紋管是無(wú)縫的。
3.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)螺紋管，其特征在于，所述至少一個(gè)齒的粗糙部分包括多個(gè)凹陷，所述多個(gè)凹陷的尺寸設(shè)定為:凹陷的深度在從0.0OOlmm至0.0lmm的范圍中，凹陷的開(kāi)口的尺寸在從0.0OOlmm至0.0lmm的范圍中。
4.如權(quán)利要求2所述的內(nèi)螺紋管，其特征在于，所述至少一個(gè)齒的粗糙部分包括多個(gè)凹陷，所述多個(gè)凹陷的尺寸設(shè)定為:凹陷的深度在從0.0OOlmm至0.0lmm的范圍中，凹陷的開(kāi)口的尺寸在從0.0OOlmm至0.0lmm的范圍中。
5.如權(quán)利要求3所述的內(nèi)螺紋管，其特征在于，所述凹陷的深度在0.0Olmm至0.005mm的范圍中，所述凹陷的開(kāi)口的尺寸在0.0Olmm至0.005mm的范圍中。
6.如權(quán)利要求4所述的內(nèi)螺紋管，其特征在于，所述的凹陷的深度在0.0Olmm至0.005mm的范圍中，所述凹陷的開(kāi)口的尺寸在0.0Olmm至0.005mm的范圍中。
7.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)螺紋管，其特征在于，所述至少一個(gè)齒的粗糙部分包括多個(gè)突起，所述多個(gè)突起的尺寸設(shè)定為:突起的高度在從0.0OOlmm至0.0lmm的范圍中，突起在基底處的截面的尺寸在從0.0OOlmm至0.0lmm的范圍中。
8.如權(quán)利要求2所述的內(nèi)螺紋管，其特征在于，所述至少一個(gè)齒的粗糙部分包括多個(gè)突起，所述多個(gè)突起的尺寸設(shè)定為:突起的高度在從0.0OOlmm至0.0lmm的范圍中，突起在基底處的截面的尺寸在從0.0OOlmm至0.0lmm的范圍中。
9.如權(quán)利要求7所述的內(nèi)螺紋管,其特征在于,所述突起的高度在0.0Olmm至0.005mm的范圍中，所述突起在基底處的截面的尺寸在0.0Olmm至0.005mm的范圍中。
10.如權(quán)利要求8所述的內(nèi)螺紋管，其特征在于，所述突起的高度在0.0Olmm至0.005mm的范圍中，所述突起在基底處的截面的尺寸在0.0Olmm至0.005mm的范圍中。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的內(nèi)螺紋管，其特征在于，所述至少一個(gè)齒具有頂部、側(cè)表面和底部，所述至少一個(gè)齒的頂部和側(cè)表面是光滑的，所述至少一個(gè)齒的底部的至少一部分被粗糙化。
12.如權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的內(nèi)螺紋管，其特征在于，所述內(nèi)螺紋管是由銅或銅合金制成。
13.如權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的內(nèi)螺紋管，其特征在于，所述至少一個(gè)齒被構(gòu)造成在所述內(nèi)螺紋管的內(nèi)表面上的螺旋線。
14.根據(jù)權(quán)利要求3- 6中任一項(xiàng)所述的內(nèi)螺紋管，其特征在于，所述至少一個(gè)齒的粗糙部分是通過(guò)將所述內(nèi)螺紋管拉伸穿過(guò)模具制成，所述模具的表面的至少一部分被粗糙化以使所述至少一個(gè)齒的至少一部分粗糙化。
15.根據(jù)權(quán)利要求7— 10中任一項(xiàng)所述的內(nèi)螺紋管，其特征在于，所述至少一個(gè)齒的粗糙部分是通過(guò)將金屬顆粒燒結(jié)至所述至少一個(gè)齒的待被粗糙化的部分而制成。
【文檔編號(hào)】F28F1/40GK103851945SQ201210523540
【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月7日
【發(fā)明者】郎言平 申請(qǐng)人:盧瓦塔埃斯波公司