專利名稱：熱交換管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及熱交換管。尤其是，發(fā)明涉及一種熱交換管，其最適用于管中流過的流體與浸沒管子的流體之間的熱交換。
許多空調(diào)系統(tǒng)都含有殼管式熱交換器。殼管式熱交換器中有許多盛裝在一單個殼體中的管子。這些管子通常用以為待冷卻的流體提供許多并行地通過熱交換器的流徑。最普通的殼管式熱交換器是空調(diào)水冷卻器。在一水冷卻器中，水流經(jīng)管子。這些管子被浸于流經(jīng)熱交換器殼體的致冷劑中。水由熱交換器通過管壁來冷卻。交換的熱量使與管子的外表面接觸的致冷劑汽化。
為了效率和經(jīng)濟性，并減小裝置的重量和體積，空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計者力求使系統(tǒng)中熱交換器的熱交換能力最大而流體流動損失最小。殼管式冷卻器的熱交換性能主要決定于裝置中各管子的熱交換特性。通過管子時的流動損失取決于管子的內(nèi)表面形狀和內(nèi)部橫截面積。而內(nèi)部橫截面積又取決于管子的內(nèi)徑。
增加表面積能改善管子的熱交換性能。外表面面積可通過設(shè)置翅片來增加?？照{(diào)冷卻器管通常由銅或一種銅合金制成，通過加工管壁金屬可在管子的外表面形成翅片。冷卻器銅管上的翅片通常呈一或多圈螺旋線狀或“翹曲”狀。一般說來，翅片越高，熱交換性能改善越好。但是翅片越高，其從管壁上需要的材料也要越多。管壁厚度必須提供足夠的管壁中的脆裂強度。因此，在給定原始壁厚的管子上形成的翅片存有一可能的最大高度。增加翅片管外表面面積的另一種方法是增加翅片的密度，也就是管子單位長度內(nèi)翅片的數(shù)量。但是，出于同翅片最大高度受限制相類似的原因，如果要在管壁中保持足夠的脆裂強度，翅片的最大密度也要受限制。對于加工制造方面的考慮則決定了對翅片的高度和密度的實際限值，因為在冷卻器管上形成高度很高且布置得較密的翅片會造成加工翅片所需的工具上的負(fù)載過大。
管子的內(nèi)部形狀也會對其熱交換性能產(chǎn)生影響。內(nèi)部肋條可增加裸露于管中的流體的管子的內(nèi)表面積，從而提高了熱交換性能。內(nèi)部形狀還能改善管中影響流體與管壁之間的熱交換速度的流動狀況。在銅或銅合金空調(diào)冷卻器管中，用以增強熱交換性能的管內(nèi)的改善結(jié)構(gòu)諸如肋條等，由管壁金屬形成。與外部的改善結(jié)構(gòu)情況類似，肋條的高度不可太大而導(dǎo)致管壁中脆裂強度不夠。此外，內(nèi)表面的改善結(jié)構(gòu)不可過度地增大管子對流體流動的阻力。由于流阻很大程度地取決于管子的內(nèi)橫截面積，因此，做到管子內(nèi)徑盡可能大是很重要的。
對于一直徑給定和由給定材料制成的管子，設(shè)計人員可計算出提供一必要脆裂和機械強度所需的最小管壁厚。這樣，如果設(shè)計人員要想在已知公稱壁厚的坯料管管壁上制出翅片和可能有的肋條以加強熱交換能力，只要確定翅片高度、翅片厚度和加工后的管外徑后就可定出管子的最終內(nèi)徑。
空調(diào)冷卻器通常是使用加工后外徑在1.1到2.7厘米(0.45到1.05英寸)范圍內(nèi)的管子。
本發(fā)明是一種具有外部表面積改善結(jié)構(gòu)的熱交換管，對于其一定的加工后的公稱外部尺寸，該改善結(jié)構(gòu)可優(yōu)化其制造性能、熱交換性能和內(nèi)部流體流動特性。通過確定翅片高度、翅片密度和管子外徑可實現(xiàn)此優(yōu)化。為了在給定外徑和由一給定材料制成的管子中獲得一給定的脆裂強度，管壁必須具有一給定的厚度，因此，確定管子外徑、翅片高度和翅片密度也直接決定了管子的內(nèi)徑。
附圖
表示的是按本發(fā)明的技術(shù)制成的熱交換管沿其縱向中心軸線剖開的剖視圖。
該圖示出了本發(fā)明的熱交換管10。管子10具有管壁11、外部翅片改善結(jié)構(gòu)12和可能有的肋條改善結(jié)構(gòu)13。管壁11的厚度為Tw。翅片改善結(jié)構(gòu)中翅片的高度為Hf。翅片改善結(jié)構(gòu)12有一翅片密度，也就是直徑為Df(圖中未示)的管子的單位長度上翅片的數(shù)量。翅片改善結(jié)構(gòu)12具有至少一條螺旋翅片圈。管子10具有外徑Do。
為了改善常用于殼管型的空調(diào)系統(tǒng)熱交換器或冷卻器中的、外徑在1.14到2.69厘米(0.45到1.05英寸)之間的熱交換管的制造性能、熱交換性能和流體流動特性，翅片高度應(yīng)為0.4到0.64毫米(0.016到0.025英寸)之間，翅片密度應(yīng)為每厘米21到39個翅片(每英寸53—99個翅片)之間。
權(quán)利要求
1.一種由銅或銅合金制成的、具有至少一條外部翅片回旋圈的、管外徑(Do)在1.14到2.69厘米(0.45到1.05英寸)之間的改進型熱交換管，其改進包括所述翅片的高度(Hf)在0.4到0.64毫米(0.016到0.025英寸)之間；翅片密度在每厘米21到39個翅片(每英寸53—99個翅片)之間。
全文摘要
一種用于殼管型空調(diào)冷卻器中的改進型熱交換管。對應(yīng)于管外徑在一規(guī)定范圍內(nèi)的銅或銅合金管子規(guī)定了翅片高度和翅片密度的范圍及翅片高度同管子外徑之間的比值，使得此熱交換管達到改善其制造性能、熱交換性能和流體流動特性的目的。
文檔編號F28F1/26GK1129798SQ9511591
公開日1996年8月28日 申請日期1995年9月11日 優(yōu)先權(quán)日1994年9月12日
發(fā)明者羅伯特·H·L·基安, 杰克·L·埃斯佛姆斯 申請人:運載器有限公司