本實(shí)用新型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。
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)。現(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,本實(shí)用新型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。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本實(shí)用新型采用的技術(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。
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。
本實(shí)用新型的有益效果:
本實(shí)用新型一種內(nèi)外翅片復(fù)合管,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,使得本實(shí)用新型的技術(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)明本實(shí)用新型實(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實(shí)用新型的一部分實(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為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖4為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的徑向截面示意圖;
圖5為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例加工過(guò)程示意圖;
圖6為本實(shí)用新型較佳實(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)本實(shí)用新型的構(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,以充分地理解本實(shí)用新型的目的、特征和效果。顯然,所描述的實(shí)施例只是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例,而不是全部實(shí)施例,基于本實(shí)用新型的實(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,均屬于本實(shí)用新型保護(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。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,圖中是本實(shí)用新型三維內(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,三角形曲線為本實(shí)用新型內(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)本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例進(jìn)行了具體說(shuō)明,但本實(shí)用新型創(chuàng)造并不限于所述實(shí)施例,熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本實(shí)用新型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)。