降膜蒸發(fā)器用的熱交換管的制作方法
【專利摘要】一種降膜蒸發(fā)器用的熱交換管，屬于熱交換部件【技術領域】。包括管體和外翅片組，外翅片組包括第一、第二和第三外翅片，在第一、第二、第三外翅片的頂部分別構成第一、第二、第三外翅片頂部凹道，相鄰第一、第二、第三外翅片頂部凹道間各構成第一、第二、第三外翅片頂部凸臺，特點：第一外翅片頂部凹道與管體的軸向中心線之間構成第一夾角，第二外翅片頂部凹道與管體的軸向中心線并行，第三外翅片頂部凹道與管體的軸向中心線之間構成第二夾角，由第一與第二夾角的彼此對稱而使第一、第三外翅片凹道彼此形成八字形的組合關系并且連同第一、第三外翅片頂部凸臺相互形成八字形的組合關系。使降膜蒸發(fā)換熱管外表面的沸騰換熱系數(shù)發(fā)揮至極致程度。
【專利說明】降膜蒸發(fā)器用的熱交換管
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于熱交換部件【技術領域】，具體涉及一種蒸發(fā)器用的熱交換管，用于強化熱交換管外外表面的沸騰換熱，特別適用于降膜蒸發(fā)器使流過管子外表面的液體蒸發(fā)，或使它所浸放其中的液體沸騰汽化。
【背景技術】
[0002]在諸如制冷、空調、過程工程、石油化工以及能源與動力工程之類的領域，均涉及液體在管束外表面的沸騰與蒸發(fā)。尤其是制冷和空調系統(tǒng)中所用的蒸發(fā)器，由于制冷劑在管外沸騰時的沸騰換熱熱阻與管內強制對流換熱熱阻相當甚至大于管內強制對流換熱熱阻，因此，強化管外沸騰換熱可以顯著提高蒸發(fā)器的傳熱性能。
[0003]如業(yè)界所知，降膜蒸發(fā)傳熱由液膜內部的沸騰和液膜表面蒸發(fā)兩部分組成。依據(jù)沸騰換熱機理的研究表明，液體的沸騰需存在汽化核心，在給定加熱表面的過熱度的條件下，只有當汽化核心的半徑大于氣泡生長所需要的最小半徑時，氣泡才能長大，核態(tài)沸騰才能進行。而加熱表面上的凹槽和縫隙所形成的空穴最可能成為汽化核心。在沸騰過程中，當氣泡長大脫離空穴之后，由于液體表面張力的作用，具有活性的空穴會截留部分蒸汽，成為新的汽化核心，長出新的氣泡，使得沸騰過程不斷持續(xù)。如果空穴較淺或較大，當氣泡脫離空穴后，空穴完全被液體占據(jù)，于是空穴便失去了活性，不再有氣泡生成，這時，沸騰換熱就會減弱。始于20世紀70年代的強化沸騰傳熱表面的許多開發(fā)工作都是圍繞著在加熱表面形成多孔結構展開的，然而對于降膜蒸發(fā)，液膜沿管壁表面的分布狀況對于強化傳熱也起著至關重要的作用。因此加熱表面的結構需兼顧有利于液膜的均勻分布和在管壁表面的均勻覆蓋。
[0004]而已有技術中表現(xiàn)于蒸發(fā)器熱交換管管外的外翅片的結構雖然強調了有利于汽化核心生成的表面結構，卻不足以提供有效的液體流動途徑來保證液膜在管壁表面的均勻覆蓋。
[0005]鑒于上述已有技術，仍有進一步改進的必要，為此，本 申請人:作了有益的設計，下面將要介紹的技術方案便是在這種背景下產生的。

【發(fā)明內容】

[0006]本實用新型的任務在于提供一種有助于保證管體外壁具有足夠多的并且具有活性的空穴而藉以改善沸騰傳熱性能和有利于液膜在管表面均勻覆蓋的降膜蒸發(fā)器用的熱交換管。
[0007]本實用新型的任務是這樣來完成的，一種降膜蒸發(fā)器用的熱交換管，包括管體和由所述管體上的材料沿著管體的半徑方向延展并且在管體的外表面繞管體螺旋狀態(tài)延伸而成的與管體構成為一體的外翅片組，外翅片組包括第一、第二外翅片和第三外翅片，第一、第二、第三外翅片之間的空間構成為外翅片凹道，在第一外翅片的頂部以間隔狀態(tài)構成有第一外翅片頂部凹道，相鄰第一外翅片頂部凹道之間構成為第一外翅片頂部凸臺，在第二外翅片的頂部以間隔狀態(tài)構成有第二外翅片頂部凹道，相鄰第二外翅片頂部凹道之間構成為第二外翅片頂部凸臺，在第三外翅片的頂部以間隔狀態(tài)構成有第三外翅片頂部凹道，相鄰第三外翅片頂部凹道之間構成為第三外翅片頂部凸臺，特征在于:所述的第一外翅片頂部凹道與所述管體的軸向中心線之間構成有一第一夾角，所述的第二外翅片頂部凹道與管體的軸向中心線并行，而所述的第三外翅片頂部凹道與管體的軸向中心線之間構成有一第二夾角，藉由第一夾角與第二夾角的彼此對稱而使所述的第一、第三外翅片凹道彼此形成八字形的組合關系并且連同所述的第一、第三外翅片頂部凸臺相互形成八字形的組合關系O
[0008]在本實用新型的一個具體的實施例中，所述的第一夾角和所述的第二夾角的角度是相等的。
[0009]在本實用新型的另一個具體的實施例中，所述的第一夾角和所述的第二夾角的度數(shù)均為5-60。。
[0010]在本實用新型的又一個具體的實施例中，所述的第一夾角和所述的第二夾角的度數(shù)均為20-50°。
[0011]在本實用新型的再一個具體的實施例中，所述的第一夾角和所述的第二夾角的度數(shù)均為30-40。。
[0012]在本實用新型的還有一個具體的實施例中，所述的第一夾角和所述的第二夾角的度數(shù)均為37°。
[0013]在本實用新型的更而一個具體的實施例中，所述的第一、第二外翅片和第三外翅片的高度為0.4-1.6 IM，相鄰外翅片之間的間距為0.4-1.5 mm，所述的第一外翅片頂部凹道的深度為0.1-0.5 mm，所述的第二外翅片頂部凹道的深度為0.1-0.5 mm，所述的第三外翅片頂部凹道的深度為0.1-0.3 mm，第一、第二外翅片頂部凹道以及第三外翅片頂部凹道的寬度為 0.2-1 mm。
[0014]在本實用新型的進而一個具體的實施例中，所述的第一外翅片頂部凹道的深度為
0.3-0.4 mm，所述的第二外翅片頂部凹道的深度為0.2-0.3 mmmm，所述的第三外翅片頂部凹道的深度為0.15-0.3 mm。
[0015]在本實用新型的又更而一個具體的實施例中，所述的第一外翅片頂部凹道的深度為0.35 mm,所述的第二外翅片頂部凹道的深度為0.25 mm,所述的第三外翅片頂部凹道的深度為0.3 mm。
[0016]在本實用新型的又進而一個具體的實施例中，在所述的管體的內壁上構成有螺旋狀的內翅片，內翅片與管體的軸向中心線形成的螺旋角的角度為30-50°。
[0017]本實用新型提供的技術方案由于第一、第三外翅片頂部凹道分別與管體的軸向中心線之間形成有彼此對稱的第一、第二夾角，并且由于第二外翅片頂部凹道與管體的軸向中心線并行而不存在夾角，因而使第一、第三外翅片頂部凹道組成八字形的關系，使第二外翅片發(fā)揮向兩側即向第一、第三外翅片頂部凹道重新分配流體的作用，同時，第一、第三外翅片頂部凹道能保障提供足夠多和足夠大的汽化核心的作用，從而使強化沸騰換熱效果顯著提高，保證液膜在管壁表面的均勻覆蓋，使降膜蒸發(fā)換熱管外表面的沸騰換熱系數(shù)發(fā)揮至極致程度。【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型的實施例結構圖。
[0019]圖2為圖1的剖視圖。
【具體實施方式】
[0020]為了使專利局的審查員尤其是公眾能夠更加清楚地理解本實用新型的技術實質和有益效果， 申請人:將在下面以實施例的方式作詳細說明，但是對實施例的描述均不是對本實用新型方案的限制，任何依據(jù)本實用新型構思所作出的僅僅為形式上的而非實質性的等效變換都應視為本實用新型的技術方案范疇。
[0021]請參見圖1和圖2，給出了管體I和由管體I上的材料沿著管體I的半徑方向延展并且在管體I的外表面繞管體I螺旋狀態(tài)延伸而形成的與管體I構成為一體的外翅片組2以及構成于管體I的內壁上的并且與管體I的向中心線之間形成有30-50° (本實施例為40° )的螺旋角的內翅片3。外翅片組2包括第一外翅片21，第二外翅片22和第三外翅片23,該第一、第二、第三外翅片21、22、23之間的空間構成為外翅片凹道24,也就是說第一、第二外翅片21、22之間的空間構成為外翅片凹道24，第二、第三外翅片22、23之間的空間構成為外翅片凹道24，第一外翅片21與相鄰的外翅片組2的第三外翅片23之間的空間構成為外翅片凹道24。外翅片凹道24的深度對應于前述的第一、第二、第三外翅片21、22、23的高度，該高度優(yōu)選為0.4-1.6 mm,較好地為0.6-1.4 mm,更好地為0.8-1.2 mm,本實施例選擇I mm ;外翅片凹道24的寬度即為相鄰外翅片之間的間距，更具體地講是第一、第二、第三外翅片21、22、23彼此之間的間隔距離。
[0022] 申請人:對上述第一、第二、第三外翅片21、22、23所取的高度取0.4-1.6 mm,對第一、第二外翅片21、22之間、第二、第三外翅片22、23以及第三、第一外翅片23、21之間的間距(即前述的相鄰外翅片之間的間距)取0.4-1.5mm是經過了非有限次數(shù)的反復實驗結果得到的，因為過小的取值雖然可以顯著增加汽化核心的數(shù)目，但是進一步加工后所形成的汽化核心的半徑變小，產生沸騰所需的過熱度增加，于是不利于核態(tài)沸騰換熱；而過大的取值雖然可以使汽化核心的半徑變大，但汽化核心的數(shù)目會減少，同樣會使傳熱性能下降?；诖耍? 申請人:將取值分別取前述的0.4-1.6 mm以及0.4-1.5 mm是在充分考慮了前述兩個因素之間的最佳平衡效果而作出的優(yōu)化選擇。
[0023]由圖所示，在第一外翅片21的頂部以間隔狀態(tài)構成有第一外翅片頂部凹道211，相鄰第一外翅片頂部凹道211之間構成為第一外翅片頂部凸臺2111 ;在第二外翅片22的頂部以間隔狀態(tài)構成有第二外翅片頂部凹道221，相鄰第二外翅片頂部凹道221之間構成為第二外翅片頂部凸臺2211 ;在第三外翅片23的頂部以間隔狀態(tài)構成有第三外翅片頂部凹道231，相鄰第三外翅片頂部凹道231之間構成為第三外翅片頂部凸臺3111。
[0024]由圖2的示意，第一外翅片頂部凹道211與管體I的軸向中心線之間構成有一第一夾角α ;第二外翅片頂部凹道221與管體I的軸向中心線并行；而第三外翅片頂部凹道231與管體I的軸向中心線之間構成有一第二夾角β。由于第二外翅片頂部凹道221與管體I的軸向中心線并行，因此與管體I的軸向中心線之間的夾角為零度，即不存在夾角，又由于第一、第二夾角α、β的相對稱，因而使第一、第三外翅片凹道211、231彼此形成中國漢字的“八”字形的組合關系并且連同第一、第三外翅片頂部凸臺2111、2311相互形成中國漢字的八字形的組合關系。
[0025]前述的第一夾角α (也可稱傾角)的角度優(yōu)選為5-60°，較好地為20-50°，更好地為30-40°，最好為37。，第二夾角β (也可稱傾角)同例。因為較大的夾角雖然可以增大干擾液膜的作用，但是會減弱液膜重新均勻分配的能力，所以對第一、第二夾角α、β選擇5-60°范圍也是 申請人:經過反復的實驗結果得到的。
[0026]前述的第一外翅片頂部凹道211的深度優(yōu)選為0.1-0.5 mm，較好地為0.3-0.4mm，最好為0.35 mm ;前述的第二外翅片頂部凹道221的深度優(yōu)選為0.1-0.5 mm，較好地為
0.2-0.3 mm，最好為0.25 mm ;前述的第三外翅片頂部凹道231的深度優(yōu)選為0.1-0.3 mm，較好地為0.15-0.3 mm，最好為0.3 mm。在本實施例中，第一、第二、第三外翅片頂部凹道211、221,231的深度分別選擇為0.35 mm、0.25 mm和0.3 mm。
[0027]第一、第二、第三外翅片頂部凹道211、221、231的尺寸越小，那么雖然在單位管長上可切出的凹道的數(shù)目越多，但是氣泡重新生成所需的過熱度也會越高，因此 申請人:將第一、第二外翅片頂部凹道211、221的深度取0.1-0.5 mm以及將第三外翅片頂部凹道231的深度取0.1-0.3 mm，同樣是通過反復的實驗驗證得到的。并且，第一、第二、第三外翅片頂部凹道211、221、231的寬度取0.2-1 mm同樣是基于該前提下得到的最佳選擇。
[0028]需要進一步說明的是: 申請人:之所以將前述的第一外翅片頂部凹道211與管體I的軸向中心線之間構成傾角即構成第一夾角α，以及將第三外翅片頂部凹道231與管體I的軸向中心線之間構成傾角即構成第二夾角β，主要用于破碎來流液膜分布，第二外翅片頂部凹槽221水平布置即與管體I的軸向中心線并行，主要用于向兩側重新分布液體。因此作為最佳的選擇，第二外翅片頂部凹道221比第一、第三外翅片頂部凹道211、231淺。但是并不排斥將相鄰的外翅片頂部凹道設計成不相同的尺度(寬度或深度)，也就是說，相鄰的外翅片頂部凹道之間既可以寬度不同而深度相同，也可以寬度相同而深度不同，還可以是寬度與深度均不同，因而不能以實施例來限制本實用新型公開的技術內容范疇。
[0029]為了形成有效的空穴結構，在加工出第一、第二、第三外翅片頂部凸臺2111、2211、2311之后,用滾輪碾壓第一、第二、第三外翅片頂部凸臺2111、2211、2311的頂部,讓頂部向兩側延展，使頂部的形狀構成為T形翅臺；也可以在頂部切出斜槽，在切出斜槽后再對頂部碾壓，使頂部向兩側延期展而形成位于兩相鄰斜槽之間的前述T形翅臺?？傊?，通過碾壓第一、第二、第三外翅片頂部凸臺2111、2211、2311的頂部，使其材料向側面方向部分延展或偏移，使相鄰的第一、第二、第三外翅片頂部凸臺2111、2211、2311的頂部的T形翅臺的翅臺邊緣處部分重合。
[0030]綜上所述，本實用新型提供的技術方案，克服了已有技術中的欠缺，達到了發(fā)明目的，完成了發(fā)明任務，全面地體現(xiàn)了 申請人:所述的技術效果，因而不失為是一個極致的技術方案。
【權利要求】
1.一種降膜蒸發(fā)器用的熱交換管，包括管體(I)和由所述管體(I)上的材料沿著管體(I)的半徑方向延展并且在管體(I)的外表面繞管體(I)螺旋狀態(tài)延伸而成的與管體(I)構成為一體的外翅片組(2),外翅片組(2)包括第一、第二外翅片(21、22)和第三外翅片(23)，第一、第二、第三外翅片(21、22、23)之間的空間構成為外翅片凹道(24)，在第一外翅片(21)的頂部以間隔狀態(tài)構成有第一外翅片頂部凹道(211)，相鄰第一外翅片頂部凹道(211)之間構成為第一外翅片頂部凸臺(2111)，在第二外翅片(22)的頂部以間隔狀態(tài)構成有第二外翅片頂部凹道(221)，相鄰第二外翅片頂部凹道(221)之間構成為第二外翅片頂部凸臺(2211)，在第三外翅片(23)的頂部以間隔狀態(tài)構成有第三外翅片頂部凹道(231)，相鄰第三外翅片頂部凹道(231)之間構成為第三外翅片頂部凸臺(3111)，其特征在于:所述的第一外翅片頂部凹道(211)與所述管體(I)的軸向中心線之間構成有一第一夾角(α)，所述的第二外翅片頂部凹道(221)與管體(I)的軸向中心線并行，而所述的第三外翅片頂部凹道(231)與管體(I)的軸向中心線之間構成有一第二夾角(β)，藉由第一夾角(α)與第二夾角(β)的彼此對稱而使所述的第一、第三外翅片凹道(211、231)彼此形成八字形的組合關系并且連同所述的第一、第三外翅片頂部凸臺(2111、2311)相互形成八字形的組合關系。
2.根據(jù)權利要求1所述的降膜蒸發(fā)器用的熱交換管，其特征在于所述的第一夾角(α)和所述的第二夾角(β )的角度是相等的。
3.根據(jù)權利要求1所述的降膜蒸發(fā)器用的熱交換管，其特征在于所述的第一夾角(α)和所述的第二夾角(β)的度數(shù)均為5-60°。
4.根據(jù)權利要求3所述的降膜蒸發(fā)器用的熱交換管，其特征在于所述的第一夾角(α)和所述的第二夾角(β)的度數(shù)均為20-50°。
5.根據(jù)權利要求4所述的降膜蒸發(fā)器用的熱交換管，其特征在于所述的第一夾角(α)和所述的第二夾角(β)的度數(shù)均為30-40°。
6.根據(jù)權利要求5所述的降膜蒸發(fā)器用的熱交換管，其特征在于所述的第一夾角(α)和所述的第二夾角(β)的度數(shù)均為37°。
7.根據(jù)權利要求1所述的降膜蒸發(fā)器用的熱交換管，其特征在于所述的第一、第二外翅片(21、22)和第三外翅片(23)的高度為0.4-1.6 mm，相鄰外翅片之間的間距為0.4-1.5mm，所述的第一外翅片頂部凹道(211)的深度為0.1-0.5 mm，所述的第二外翅片頂部凹道(221)的深度為0.1-0.5 mm，所述的第三外翅片頂部凹道(231)的深度為0.1-0.3 mm，第一、第二外翅片頂部凹道(211、221)以及第三外翅片頂部凹道(231)的寬度為0.2_1 mm。
8.根據(jù)權利要求7所述的降膜蒸發(fā)器用的熱交換管，其特征在于所述的第一外翅片頂部凹道(211)的深度為0.3-0.4 mm，所述的第二外翅片頂部凹道(221)的深度為0.2-0.3mmmm，所述的第三外翅片頂部凹道(231)的深度為0.15-0.3 mm。
9.根據(jù)權利要求8所述的降膜蒸發(fā)器用的熱交換管，其特征在于所述的第一外翅片頂部凹道(211)的深度為0.35 mm，所述的第二外翅片頂部凹道(221)的深度為0.25 mm，所述的第三外翅片頂部凹道(231)的深度為0.3 mm。
10.根據(jù)權利要求7所述的降膜蒸發(fā)器用的熱交換管，其特征在于在所述的管體(I)的內壁上構成有螺旋狀的內翅片(3)，內翅片(3)與管體(I)的軸向中心線形成的螺旋角的角度為 30-50。。
【文檔編號】F28F1/42GK203501877SQ201320584100
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月22日 優(yōu)先權日:2013年9月22日
【發(fā)明者】周浩平, 張國鋒, 景曉偉, 張亮, 鄒鋒 申請人:江蘇萃隆精密銅管股份有限公司