本發(fā)明涉及高效傳熱管技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種內(nèi)外翅片復(fù)合管及其加工方法。

背景技術(shù)：

當(dāng)前，世界面臨越來(lái)越嚴(yán)重的能源問(wèn)題，節(jié)能減排是緩解能源短缺的有效措施。在《國(guó)家重點(diǎn)支持的高新技術(shù)領(lǐng)域（2016年修訂）》中，“工業(yè)節(jié)能技術(shù)”被列為重點(diǎn)支持領(lǐng)域。管殼式換熱器廣泛應(yīng)用于空調(diào)、制冷、石油、化工、核能等領(lǐng)域，量大面廣，其傳熱性能直接影響工業(yè)領(lǐng)域的能耗水平。翅片管是換熱器的核心元件，其性能的好壞決定了換熱器的性能，如何獲取高效節(jié)能翅片管是廣泛關(guān)注的問(wèn)題。

目前，工業(yè)上翅片管一般采用套片和繞片方式設(shè)置翅片，這種裝配方式使得翅片和基管之間存在接觸熱阻，傳熱性不能達(dá)到最優(yōu)?，F(xiàn)在有翅片管結(jié)構(gòu)通常設(shè)置為光滑內(nèi)表面，或是如說(shuō)明書附圖一所示的內(nèi)螺紋表面，但是現(xiàn)有翅片管的內(nèi)螺紋高度較低，換熱面積一般，對(duì)流體邊界擾動(dòng)有限等缺點(diǎn)，翅片管的傳熱性能也不能達(dá)到最優(yōu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種換熱表面積顯著增加、翅片和基管之間不存在接觸熱阻、傳熱性能顯著提高、傳熱效果好的內(nèi)外翅片復(fù)合管及其加工方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種內(nèi)外翅片復(fù)合管，包括基管以及設(shè)置在所述基管內(nèi)表面上的若干三維內(nèi)翅片，所述三維內(nèi)翅片為根部大頂部小的弧形翅片，所述三維內(nèi)翅片沿翅片的周切線方向傾斜。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述三維內(nèi)翅片在基管的內(nèi)表面上沿軸向成列設(shè)置，每列均設(shè)置有若干片相同大小的三維內(nèi)翅片，每列三維內(nèi)翅片之間均勻隔開(kāi)。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，三維內(nèi)翅片的翅高為0. 35mm～0.65m。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，每列有24～60個(gè)三維內(nèi)翅片前后均勻排列，每列三維內(nèi)翅片的前后間距為0.45～2.2mm。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，基管的周向有26～60列三維內(nèi)翅片均勻排列，每列三維內(nèi)翅片在圓周上的間距為0.8～1.8mm。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述三維內(nèi)翅片沿圓周切線方向的傾斜角度范圍為0～45度。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述三維內(nèi)翅片在基管的內(nèi)表面以一定的螺旋角度分布，其螺旋角范圍為23～50度。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述基管的外表面設(shè)有螺紋外翅片。

一種內(nèi)外翅片復(fù)合管的加工方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）在基管內(nèi)安裝入芯軸，所述芯軸上連接有螺紋芯頭，將裝配好的基管放入三輥軋機(jī)內(nèi)，三輥軋機(jī)的軋輥上設(shè)置有外螺紋；

2）三個(gè)軋輥同步徑向下壓基管的外表面，使得螺紋芯頭滾壓基管的內(nèi)表面，在基管內(nèi)表面形成內(nèi)螺紋溝槽，同時(shí)基管的外表面在軋輥滾壓下形成外螺紋翅片；

3）利用加工刀具沿基管的內(nèi)表面犁切并擠壓內(nèi)螺紋溝槽，將連續(xù)的內(nèi)螺紋溝槽沿軸向切斷，切斷后的內(nèi)翅片沿基管的內(nèi)表面軸向按列均勻間隔分布。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明一種內(nèi)外翅片復(fù)合管及其加工方法，三維內(nèi)翅片相對(duì)于現(xiàn)有的光滑內(nèi)表面和內(nèi)螺紋表面，三維內(nèi)翅片高度比內(nèi)螺紋表面相比得到大幅的增大，使得三維內(nèi)翅片的換熱表面顯著增加；同時(shí)，三維內(nèi)翅片和基管之間不存在接觸熱阻，因此內(nèi)外翅片復(fù)合管的傳熱性能得到顯著提高；而且內(nèi)翅片的加工方法簡(jiǎn)單易操作，使得本發(fā)明的技術(shù)手段實(shí)施簡(jiǎn)便，三維內(nèi)外翅片復(fù)合管傳熱效果高，適用于批量生產(chǎn)，便于推廣。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單說(shuō)明。顯然，所描述的附圖只是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得的其他設(shè)計(jì)方案和附圖：

圖1為現(xiàn)有的內(nèi)螺紋翅片管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為現(xiàn)有的內(nèi)螺紋翅片管的徑向截面示意圖；

圖3為本發(fā)明較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明較佳實(shí)施例的徑向截面示意圖；

圖5為本發(fā)明較佳實(shí)施例加工過(guò)程示意圖；

圖6為本發(fā)明較佳實(shí)施例與現(xiàn)有技術(shù)的換熱性能對(duì)比示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果進(jìn)行清楚、完整地描述，以充分地理解本發(fā)明的目的、特征和效果。顯然，所描述的實(shí)施例只是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例，基于本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的其他實(shí)施例，均屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

參照?qǐng)D1至圖6，一種內(nèi)外翅片復(fù)合管，包括基管1以及設(shè)在所述基管內(nèi)表面的若干三維內(nèi)翅片2，所述基管1的外表面設(shè)有螺紋外翅片3，所述三維內(nèi)翅片2為根部大頂部小的弧形翅片，所述三維內(nèi)翅片2沿翅片的周切線方向傾斜。所述三維內(nèi)翅片2在基管1的內(nèi)表面上沿軸向成列設(shè)置，每列均設(shè)置有若干片相同大小的三維內(nèi)翅片2，每列三維內(nèi)翅片2之間均勻隔開(kāi)。三維內(nèi)翅片2均勻分隔設(shè)置在基管1的內(nèi)表面上，三維內(nèi)翅片2的表面粗糙處理，三維內(nèi)翅片2的高度和換熱面積比起普通的連續(xù)式螺紋得到了大大提升，能夠大大提高復(fù)合管的傳熱效果。

三維內(nèi)翅片2的翅高為0. 35mm～0.65m，每列有24～60個(gè)三維內(nèi)翅片2均勻排列，每列三維內(nèi)翅片2在圓周上的間距為0.45～2.2mm，每列有26～60個(gè)三維內(nèi)翅片2均勻排列，每列三維內(nèi)翅片2在圓周上的間距為0.8～1.8mm。

所述三維內(nèi)翅片2沿圓周切線方向的傾斜角度范圍為0～45度,所述三維內(nèi)翅片2在基管1的內(nèi)表面以一定的螺旋角度分布，其螺旋角范圍為23～50度。

圖1與圖2現(xiàn)有內(nèi)螺紋表面的翅片管示意圖，可以看出現(xiàn)有翅片管由基管和內(nèi)螺紋溝槽構(gòu)成，內(nèi)齒的齒形呈梯形結(jié)構(gòu)，與管體軸線夾角為45度，內(nèi)齒的高度為0.36mm，齒頂角為48度，整個(gè)內(nèi)螺紋溝槽為連續(xù)的，這種結(jié)構(gòu)換熱面積一般，對(duì)流體邊界擾動(dòng)有限。

進(jìn)一步參照?qǐng)D3與圖4，三維內(nèi)翅片2的翅形飽滿，并豎立分布在基管內(nèi)表面上，本實(shí)施例中的復(fù)合管軸向每列設(shè)有42個(gè)三維內(nèi)翅片2，三維內(nèi)翅片2的前后間距0.56mm，周向分布46個(gè)內(nèi)翅片，周向間距為0.8mm，內(nèi)翅片以42度螺旋角分布于基管內(nèi)表面上。

從圖4所示，三維內(nèi)翅片2呈弧形結(jié)構(gòu)，翅片根部大，翅片頂部細(xì)小，翅片頂部沿圓周切線方向往一邊傾斜，三維內(nèi)翅片2的高度為0.55mm，三維內(nèi)翅片2的周向傾斜角度α為39度。根部大頂部小的弧形三維內(nèi)翅片2能夠提高翅片的強(qiáng)度，保證三維內(nèi)翅片2加工和安裝不會(huì)斷裂，周向傾斜角使得三維內(nèi)翅片2增大了頂部的換熱面積，提高了傳熱效果。

圖6為單管傳熱測(cè)試平臺(tái)測(cè)試得到的三維內(nèi)外翅片復(fù)合管的換熱系數(shù)和水流速度關(guān)系圖，圖中是本發(fā)明三維內(nèi)外翅片復(fù)合管與現(xiàn)有內(nèi)螺紋翅片管換熱性能對(duì)比，三角形曲線為本發(fā)明內(nèi)翅片翅片管的換熱系數(shù)曲線，方形曲線為現(xiàn)有內(nèi)螺紋翅片管的換熱系數(shù)曲線。實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明，設(shè)置有三維內(nèi)翅片2的復(fù)合管的傳熱性能比現(xiàn)有的內(nèi)螺紋翅片管的換熱傳熱性能提高了約23%。

一種內(nèi)外翅片復(fù)合管的加工方法，包括以下步驟：1在基管1內(nèi)安裝入芯軸4，所述芯軸4上連接有螺紋芯頭5，將裝配好的基管1放入三輥軋機(jī)內(nèi)，三輥軋機(jī)的軋輥7上設(shè)置有外螺紋；2三個(gè)軋輥7同步徑向下壓基管1的外表面，使得螺紋芯頭5滾壓基管1的內(nèi)表面，在基管1內(nèi)表面形成內(nèi)螺紋溝槽，同時(shí)基管1的外表面在軋輥滾壓下形成外螺紋翅片；3在芯軸4的螺紋芯頭5前還套設(shè)有切刀8，芯軸4加工內(nèi)螺紋溝槽同時(shí)，切刀8沿基管1的內(nèi)表面犁切并擠壓內(nèi)螺紋溝槽，將連續(xù)的內(nèi)螺紋溝槽沿軸向切斷，切斷后的內(nèi)翅片沿基管1的內(nèi)表面軸向按列均勻間隔分布。利用芯軸4還螺紋芯頭5、切刀8的組裝，在三輥軋機(jī)7的滾壓下將三維內(nèi)翅片2一次成型，大大提高了加工的速率，而且降低了生產(chǎn)成本，值得推廣。

以上是對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行了具體說(shuō)明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可作出種種的等同變型或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請(qǐng)權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。