一種層疊一體式內(nèi)外翅片換熱管的制作方法
【專利摘要】涉及一種層疊一體式內(nèi)外翅片換熱管，由多個(gè)具有一定厚度的外翅片單元和內(nèi)翅片單元層疊粘結(jié)組成；外翅片單元包括第一環(huán)狀部分和外延伸部分，外延伸部分的端部與第一環(huán)狀部分的外圈相接；內(nèi)翅片單元包括第二環(huán)狀部分和內(nèi)延伸部分，內(nèi)延伸部分的端部與第二環(huán)狀部分的內(nèi)圈相接；第一環(huán)狀部分和第二環(huán)狀部分依次層疊成管狀的換熱器的基管。換熱管同時(shí)具備傳統(tǒng)外翅片管和內(nèi)翅片管的優(yōu)勢(shì)，而且內(nèi)外翅片與基管為一個(gè)整體，翅片結(jié)構(gòu)緊湊、翅片面積大，翅片與基管不存在接觸熱阻，大大強(qiáng)化了蒸汽冷凝與對(duì)流傳熱性能，可在能源、化工、制冷、電子散熱等領(lǐng)域應(yīng)用。
【專利說明】一種層疊一體式內(nèi)外翅片換熱管
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及強(qiáng)化換熱【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種層疊一體式內(nèi)外翅片換熱管，可在能源、化工、制冷、電子散熱等領(lǐng)域應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]翅片換熱管已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各類型的熱交換設(shè)備和加熱設(shè)備中，它主要通過在換熱管的表面添加翅片，增大換熱管的外表面積(或內(nèi)表面積)，從而達(dá)到提高換熱效率的目的。為了提高其傳熱性能，常用的方法是增大翅片管的傳熱面積、強(qiáng)化槽道、減小翅片與基管的接觸熱阻。
[0003]目前，用于換熱器的翅片管，從結(jié)構(gòu)上大體分為兩類:一類為外翅片管，這類翅片管有繞片管、套片管和整體軋制翅片管等；另一類為內(nèi)翅片管，這類翅片管在換熱管內(nèi)壁上增加翅片，比如在換熱管內(nèi)壁拉制出縱向的肋，或在換熱管內(nèi)裝入帶有外肋的內(nèi)芯等等。對(duì)于外翅片管的加工方法來說，一類是翅片與基管分離加工，然后利用一些工藝使兩者結(jié)合在一起，如冷軋嵌入翅片管、高頻焊接翅片管等；另一類是翅片與基管作為整體式加工，如熱軋翅片管等。內(nèi)翅片管一般都與帶孔散熱翅片通過機(jī)械脹管或者液壓脹管的方式結(jié)合在一起使用。分離式翅片管存在翅片結(jié)構(gòu)不緊湊、翅片布局單一以及接觸熱阻大的難題，而整體式翅片管則面臨工藝復(fù)雜、加工成本高、翅片增加面積有限的缺點(diǎn)，這些都將不利于翅片換熱管換熱效率的提高，甚至難以滿足使用要求。另外，同時(shí)具有內(nèi)外翅片的整體式換熱管未見相關(guān)制造方法的報(bào)道。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本實(shí)用新型的目的是:提供一種工藝簡(jiǎn)單、同時(shí)具備內(nèi)外翅片結(jié)構(gòu)、內(nèi)外翅片設(shè)置靈活、顯著提高換熱性能的層疊一體式內(nèi)外翅片換熱管。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0006]—種層疊一體式內(nèi)外翅片換熱管，由多個(gè)具有一定厚度的外翅片單兀和內(nèi)翅片單元層疊粘結(jié)組成；外翅片單元包括第一環(huán)狀部分和外延伸部分，外延伸部分的端部與第一環(huán)狀部分的外圈相接；內(nèi)翅片單元包括第二環(huán)狀部分和內(nèi)延伸部分，內(nèi)延伸部分的端部與第二環(huán)狀部分的內(nèi)圈相接；第一環(huán)狀部分和第二環(huán)狀部分依次層疊成管狀的換熱器的基管。采用這種結(jié)構(gòu)后，內(nèi)、外翅片的位置和數(shù)量因不受現(xiàn)有加工條件限制而可靈活設(shè)置，內(nèi)、外翅片單元的厚度和數(shù)量即可決定換熱管的長(zhǎng)度，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，選用靈活。
[0007]一個(gè)外翅片單元包含一個(gè)第一環(huán)狀部分和多個(gè)外延伸部分，外延伸部分沿著第一環(huán)狀部分的周向均布；一個(gè)內(nèi)翅片單元包含一個(gè)第二環(huán)狀部分和多個(gè)內(nèi)延伸部分，內(nèi)延伸部分沿著第二環(huán)狀部分的周向均布。采用這種結(jié)構(gòu)后，盡量增加外延伸部分和內(nèi)延伸部分的數(shù)量，從而整體增加外翅片和內(nèi)翅片的數(shù)量，即在周向上增大傳熱面積，有效增加傳熱效率。
[0008]多個(gè)外翅片單元的形狀相同，多個(gè)內(nèi)翅片單元的形狀相同；相鄰兩外翅片單元之間由一個(gè)內(nèi)翅片單元隔開，相鄰兩內(nèi)翅片單元之間由一個(gè)外翅片單元隔開。采用這種結(jié)構(gòu)后，內(nèi)、外翅片單元彼此隔開，兩外翅片單元之間設(shè)置一個(gè)內(nèi)翅片單元，使得外延伸部分在軸向具有間隙，有效增大傳熱面積，增強(qiáng)紊流，提高傳熱效率。
[0009]第一環(huán)狀部分和第二環(huán)狀部分為內(nèi)、外徑大小相同的圓環(huán)。采用這種結(jié)構(gòu)后，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，安裝方便，可形成圓管狀的基管。
[0010]外延伸部分垂直于軸向的截面形狀為矩形、梯形或V形；內(nèi)延伸部分垂直于軸向的截面形狀為矩形、梯形或V形。采用這種結(jié)構(gòu)后，外延伸部分和內(nèi)延伸部分可采用各種形狀，設(shè)計(jì)靈活。
[0011]基管外分布外翅片和外槽道，基管內(nèi)分布內(nèi)翅片和內(nèi)槽道；所有外延伸部分構(gòu)成外翅片和外槽道；所有內(nèi)延伸部分構(gòu)成內(nèi)翅片和內(nèi)槽道。采用這種結(jié)構(gòu)后，外翅片和外槽道，內(nèi)翅片和內(nèi)槽道可靈活設(shè)置，能排列出更豐富多樣的內(nèi)、外翅片形狀。
[0012]外翅片單元的材料為銅、鋼或鋁，內(nèi)翅片單元的材料為銅、鋼或鋁。采用這種結(jié)構(gòu)后，有效增加傳熱效率。
[0013]一種層疊一體式內(nèi)外翅片換熱管的制造方法，依次包括如下步驟:a.通過沖壓的方式制作多個(gè)外翅片單元和內(nèi)翅片單元；b.將外翅片單元和內(nèi)翅片單元層疊套接在夾具的導(dǎo)柱外，再用夾具從軸向方向壓緊外翅片單元和內(nèi)翅片單元；c.保溫?zé)Y(jié)處理，將外翅片單元和內(nèi)翅片單元粘結(jié)成一整體，拆開夾具，得到層疊一體式內(nèi)外翅片換熱管。采用這種方法后，工藝過程簡(jiǎn)單，可一體式制作基管和外翅片、內(nèi)翅片。
[0014]步驟c中，燒結(jié)溫度為外翅片單元或內(nèi)翅片單元材料熔點(diǎn)溫度的0.7至0.8倍，保溫時(shí)間為30至90分鐘。
[0015]步驟b中，外翅片單元和內(nèi)翅片單元間隔設(shè)置；緊靠的外翅片單元和內(nèi)翅片單元之間周向錯(cuò)開一個(gè)角度，形成換熱管外表面的各種外翅片形狀和內(nèi)表面的各種內(nèi)翅片形狀。
[0016]本實(shí)用新型的原理是:該換熱管由外翅片單元與內(nèi)翅片單元逐次層疊燒結(jié)而成，同時(shí)具有內(nèi)、外翅片結(jié)構(gòu)，在內(nèi)、外翅片單元層疊過程中形成內(nèi)槽道、外槽道、內(nèi)翅片、外翅
片與基管。
[0017]總的說來，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0018]1、本實(shí)用新型的層疊一體式內(nèi)外翅片換熱管同時(shí)具有內(nèi)、外翅片結(jié)構(gòu)，并且為一體結(jié)構(gòu)，沿內(nèi)、外圓周均勻分布的厚度、大小、形狀可調(diào)的內(nèi)、外翅片，翅片與基管一體，不存在接觸熱阻。
[0019]2、本實(shí)用新型的層疊一體式內(nèi)外翅片換熱管比常規(guī)翅片管具有更大的比表面積，因此傳熱速度更快，傳熱效率更高，能廣泛應(yīng)用于能源、化工、制冷等領(lǐng)域。
[0020]3、制造本實(shí)用新型方法以沖壓與燒結(jié)為主，突破傳統(tǒng)翅片管制造方法，且加工成本低、制造工藝簡(jiǎn)單。
[0021]4、內(nèi)、外翅片單元利用沖壓設(shè)備制得，具有單元厚度與翅片形狀能夠變化并得到精確控制的特點(diǎn)。
[0022]5、換熱管同時(shí)具備傳統(tǒng)外翅片管和內(nèi)翅片管的優(yōu)勢(shì),而且內(nèi)、夕卜翅片與基管為一個(gè)整體，翅片結(jié)構(gòu)緊湊、翅片面積大，翅片與基管不存在接觸熱阻，大大強(qiáng)化了蒸汽冷凝與對(duì)流傳熱性能。【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為層疊一體式內(nèi)外翅片換熱管的立體圖。
[0024]圖2為內(nèi)翅片單元的主視圖。
[0025]圖3為外翅片單元的主視圖。
[0026]圖4為內(nèi)、外翅片單元層疊裝配的示意圖。
[0027]圖5為圖4裝配完成的示意圖。
[0028]其中，I為第一環(huán)狀部分，2為外延伸部分，3為第二環(huán)狀部分，4為內(nèi)延伸部分，5為夾具，6為導(dǎo)柱。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面將結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】來對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0030]參照?qǐng)D1-圖5，一種層疊一體式內(nèi)外翅片換熱管的制造方法，依次包括如下步驟:
[0031]a.根據(jù)內(nèi)、外翅片單元的設(shè)計(jì)參數(shù)制作出沖壓模具，利用沖壓設(shè)備在基板上制得內(nèi)、外翅片單元；外翅片單元包括第一環(huán)狀部分和外延伸部分，外延伸部分的端部與第一環(huán)狀部分的外圈相接；內(nèi)翅片單元包括第二環(huán)狀部分和內(nèi)延伸部分，內(nèi)延伸部分的端部與第二環(huán)狀部分的內(nèi)圈相接；一個(gè)外翅片單元包含一個(gè)第一環(huán)狀部分和多個(gè)外延伸部分，外延伸部分沿著第一環(huán)狀部分的周向均布；一個(gè)內(nèi)翅片單元包含一個(gè)第二環(huán)狀部分和多個(gè)內(nèi)延伸部分，內(nèi)延伸部分沿著第二環(huán)狀部分的周向均布；多個(gè)外翅片單元的形狀相同，多個(gè)內(nèi)翅片單元的形狀相同；第一環(huán)狀部分和第二環(huán)狀部分為大小相同的圓環(huán)；內(nèi)、外延伸部分的垂直于軸向的截面形狀為矩形；
[0032]b.將制備好的內(nèi)、外翅片單元通過夾具的導(dǎo)柱逐次層疊在一起實(shí)現(xiàn)周向定位，然后利用夾具鎖緊機(jī)構(gòu)將重疊放置的內(nèi)、外翅片單元軸向壓實(shí)；相鄰兩外翅片單元之間由一個(gè)內(nèi)翅片單元隔開，相鄰兩內(nèi)翅片單元之間由一個(gè)外翅片單元隔開；為了保證內(nèi)、外翅片單元能同軸對(duì)準(zhǔn)，導(dǎo)柱可為圓柱狀導(dǎo)柱，導(dǎo)柱表面加工若干容納內(nèi)延伸部分的凹槽；
[0033]c.將夾具整體放入真空燒結(jié)爐或者氣氛保護(hù)爐中，進(jìn)行保溫?zé)Y(jié)，保溫?zé)Y(jié)完成后，隨爐冷卻至室溫；
[0034]d.燒結(jié)完成后拆開夾具即可得所需的層疊一體式內(nèi)外翅片換熱管，基管外分布外翅片和外槽道，基管內(nèi)分布內(nèi)翅片和內(nèi)槽道；所有外延伸部分構(gòu)成外翅片和外槽道；所有內(nèi)延伸部分構(gòu)成內(nèi)翅片和內(nèi)槽道。
[0035]本實(shí)施例中，內(nèi)、外翅片單元的材料為銅，厚度為Imm;內(nèi)、外延伸部分垂直于軸的截面形狀為矩形，外延伸部分高度5mm、寬度2mm,內(nèi)延伸部分高度2mm、寬度Imm ;所制備的換熱管的基管(即第一環(huán)狀部分和第二環(huán)狀部分)外徑20mm,內(nèi)徑17mm ;換熱管總長(zhǎng)400mm。
[0036]首先，如圖2、3所示，內(nèi)、外翅片單元由具有相同截面參數(shù)的沖壓模具沖壓制得，其成型精度可控，加工效率高。接著，將內(nèi)、外翅片單元去油污，清洗干凈并烘干。下一步，將內(nèi)、外翅片單元逐次層疊在燒結(jié)用夾具的導(dǎo)柱上，并通過夾具的鎖緊機(jī)構(gòu)軸向夾緊內(nèi)、夕卜翅片單元，注意內(nèi)、外翅片單元可以按一定螺旋角排布，這樣形成的內(nèi)、外槽道即呈現(xiàn)相應(yīng)的螺旋角，有利于造成氣體或者液體紊流，提高傳熱性能。然后，將裝配好的夾具整體放入真空燒結(jié)爐，設(shè)定燒結(jié)溫度750°C,燒結(jié)時(shí)間90min,燒結(jié)完成隨爐冷卻至室溫。最后,拆開夾具，即可得層疊一體式內(nèi)外翅片換熱管。
[0037]除了本實(shí)施例提及的方式外，內(nèi)、外延伸部分垂直于軸向的截面可采用其他形狀，如梯形或V形，且內(nèi)、外延伸部分的數(shù)量和位置也可任意選??；采用不同的內(nèi)、外翅片單元的排列方式，可獲得不同的內(nèi)、外翅片形狀。這些變換方式均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0038]上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種層疊一體式內(nèi)外翅片換熱管，其特征在于:由多個(gè)具有一定厚度的外翅片單元和內(nèi)翅片單元層疊粘結(jié)組成；外翅片單元包括第一環(huán)狀部分和外延伸部分，外延伸部分的端部與第一環(huán)狀部分的外圈相接；內(nèi)翅片單元包括第二環(huán)狀部分和內(nèi)延伸部分，內(nèi)延伸部分的端部與第二環(huán)狀部分的內(nèi)圈相接；第一環(huán)狀部分和第二環(huán)狀部分依次層疊成管狀的換熱器的基管。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種層疊一體式內(nèi)外翅片換熱管，其特征在于:所述一個(gè)外翅片單元包含一個(gè)第一環(huán)狀部分和多個(gè)外延伸部分，外延伸部分沿著第一環(huán)狀部分的周向均布；一個(gè)內(nèi)翅片單元包含一個(gè)第二環(huán)狀部分和多個(gè)內(nèi)延伸部分，內(nèi)延伸部分沿著第二環(huán)狀部分的周向均布。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種層疊一體式內(nèi)外翅片換熱管，其特征在于:所述多個(gè)外翅片單元的形狀相同，多個(gè)內(nèi)翅片單元的形狀相同；相鄰兩外翅片單元之間由一個(gè)內(nèi)翅片單元隔開，相鄰兩內(nèi)翅片單元之間由一個(gè)外翅片單元隔開。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種層疊一體式內(nèi)外翅片換熱管，其特征在于:所述第一環(huán)狀部分和第二環(huán)狀部分為內(nèi)、外徑大小相同的圓環(huán)。
5.按照權(quán)利要求1所述的一種層疊一體式內(nèi)外翅片換熱管，其特征在于:所述外延伸部分的垂直于軸向的截面形狀為矩形、梯形或V形；內(nèi)延伸部分的垂直于軸向的截面形狀為矩形、梯形或V形。
6.按照權(quán)利要求1所述的一種層疊一體式內(nèi)外翅片換熱管，其特征在于:所述基管外分布外翅片和外槽道,基管內(nèi)分布內(nèi)翅片和內(nèi)槽道；所有外延伸部分構(gòu)成外翅片和外槽道；所有內(nèi)延伸部分構(gòu)成內(nèi)翅片和內(nèi)槽道。
7.按照權(quán)利要求1所述的一種層疊一體式內(nèi)外翅片換熱管，其特征在于:所述外翅片單元的材料為銅、鋼或鋁，內(nèi)翅片單元的材料為銅、鋼或鋁。
【文檔編號(hào)】F28F1/42GK203586908SQ201320724510
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2013年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月15日
【發(fā)明者】張仕偉, 湯勇, 羅文杰, 李斌, 萬珍平 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)