一种新式满液式蒸发换热管制造技术

本发明专利技术公开一种新式满液式蒸发换热管，其包括光段（1）与蒸发表面段两部分，蒸发表面段包括换热管管体（8），其特征在于换热管管体（8）外表面设置有沿换热管轴线呈螺旋状分布的倾斜弯曲翅片（2），翅片（2）表面为曲面形状，且翅片朝同方向倾斜，相邻翅片（2）顶部相互紧密接触，无缝隙，翅片（2）覆盖翅片之间槽道，构成三角状空穴（3）；翅片（2）顶部设有梯形缺口（5），为空穴的排汽/进液口；换热管管体（8）内表面设有沿周向均匀分布的突出的肋条，相邻肋条之间形成螺旋槽道（4）。本发明专利技术加工简单，成材率高；在实际常用的壁面过热度范围内，换热系数受壁面过热度影响小，保持稳定，适应换热器变工况的条件。

A New Full-liquid Evaporative Heat Exchange Tube

The present invention discloses a new full-liquid evaporative heat exchanger tube, which comprises two parts: light section (1) and evaporative surface section. The evaporative surface section includes heat exchanger tube body (8). The evaporative surface section is characterized by the inclined bending fins (2) arranged spirally along the axis of the heat exchanger tube, the surface of the fins (2) is curved, and the fins are inclined in the same direction and adjacent to each other. The fins (2) have close contact with each other at the top and no seams. The fins (2) cover the grooves between the fins and form triangular cavities (3); the fins (2) have trapezoidal notches (5) at the top, which are the exhaust/intake ports of the holes; and the heat exchanger tubes (8) have prominent ribs uniformly distributed in the inner surface along the circumference, and spiral grooves (4) are formed between the adjacent ribs. The method has the advantages of simple processing and high yield; in the range of wall superheat commonly used in practice, the heat transfer coefficient is less affected by wall superheat, and keeps stable, and adapts to the conditions of variable working conditions of heat exchangers.

【技术实现步骤摘要】
一种新式满液式蒸发换热管
：本专利技术涉及一种蒸发器用传热管，尤其涉及一种新式满液式蒸发换热管，适用于中央空调系统冷水机组的蒸发器。
技术介绍
：中央空调系统中，满液式蒸发器是冷水机组的重要设备。在满液式蒸发器中，换热管浸泡在制冷剂中，当温度相对高的循环水在管内通过时，与管外的制冷剂进行热交换，低温制冷剂产生沸腾现象。为了强化换热，产生了众多的专门技术制造的高效换热管。现在商业上流行的“T”形结构的高效换热管是一种典型强化换热管。其制造过程与特点如下：首先在换热管外表面加工出沿轴向延伸的螺旋翅片及相应的槽道，然后在翅片顶部沿径向均匀滚花造成缺口，翅片顶部相邻缺口之间形成突出，再利用压光轮进行碾压，使得缺口之间的突起部分向两侧延伸，形成“T”形翅片，两侧的延伸平台覆盖翅片两侧的槽道。由此，“T”形翅片与相应槽道形成长方形/正方形空穴结构。相邻“T”形翅片之间的缝隙成为下面空穴的出气口/进液口。中国专利ZL95118177.7中公开的技术就是这种管型与加工方法的代表。实验证明该换热管的总换热系数要比光管高3倍以上。但是这种高效沸腾换热管也存在不足，其换热系数受壁面过热度影响很大，（壁面过热度定义为壁面温度减制冷剂的饱和温度的差值），壁面过热度大，换热系数就大；反之，换热系数则下降。一般情况下，制冷工业的冷水机组中的满液式蒸发器内，壳侧为制冷剂，换热管内流过水。壳侧制冷剂不断吸收换热管内的温度较高的热水的热量，产生相变，从而达到生产冷水的目的。在此过程中，壳侧发生的相变是等温过程。即，制冷剂的温度是等温不变的。但是由于制冷剂的沸腾热交换过程不断吸收热水的能量，使得换热管内的热水沿流动方向是变化的。具体讲，水入口处温度较高，出口处的温度较低，造成壁面过热度沿流体的流动方向是逐渐减小的。因此，换热系数沿热水流动方向逐渐降低，影响了换热管的平均换热系数。另外，美国专利3696861中公开了另外一种蒸发换热管的技术，其主要特征：换热管表面的翅片成弯曲状，向一侧倾斜，覆盖了相邻翅片之间沟槽，由相邻翅片与槽道组成空穴；相邻翅片之间并不接触，形成了连续间隙，且沿管子周向延伸，作为空穴的排汽/进液口。间隙宽度为0.001—0.005英寸（0.0254—0.127mm）：空穴内的生成的汽泡通过间隙逸出，制冷剂通过间隙流入空穴，形成连续过程。但是这种换热管的换热系数低于目前的常规商业用管，目前在市场上很少发现。这种蒸发换热管技术存在几点不足：首先，相邻翅片之间的间隙几何尺寸在制造中不易控制，且沿周向延伸，折算成排气口，与目前常规商业用管相比较，面积偏大。实验证明，空穴的开口尺寸大小直接影响气泡脱离空穴的速度。尤其面对不同热物性的制冷剂，空穴的开口尺寸需要很好控制。其次，这种管型的倾斜翅片与水平槽底构成的三角状空穴中，两个底角相差很大，一个是锐角，另外一个是钝角。具体讲，向空穴内部倾斜的翅片与水平槽底构成锐角，而另一翅片向外倾斜，与底面的夹角就形成钝角，因而在过热度减小的情况下，钝角处被激活的汽化核心数目就会减小，自然换热系数相应会下降。传热学理论表明，影响沸腾换热的重要因素为加热面上汽化核心的数量，而汽化核心被激活的数量与壁面过热度与加热面的形状有关。理论与实验已经证明，相同过热度条件下，上开口小的空穴或窄缝处容易产生活化汽化核心。这很好解释了“T”形翅片的换热系数在过热度高时，换热系数高，当过热度小时，换热系数低。其原因在于“T”形翅片的翅片根部与空穴底面形成90度的夹角且空穴体积较大。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于克服上述已有技术的不足而提供一种加工简单，成材率高，在实际常用的壁面过热度范围内，换热系数受壁面过热度影响小，保持稳定，适应换热器变工况的条件，高效，沿循环水的流动方向换热系数基本恒定的新式满液式蒸发换热管。本专利技术的目的可以通过如下措施来达到：一种新式满液式蒸发换热管，其包括光段与蒸发表面段两部分，蒸发表面段包括换热管管体，其特征在于换热管管体外表面设置有沿换热管轴线呈螺旋状分布的倾斜弯曲翅片，翅片表面为曲面形状，且翅片朝同方向倾斜，相邻翅片顶部相互紧密接触，无缝隙，翅片覆盖翅片之间槽道，构成三角状空穴；翅片顶部设有梯形缺口，为空穴的排汽/进液口；换热管管体内表面设有沿周向均匀分布的突出的肋条，相邻肋条之间形成螺旋槽道。为了进一步实现本专利技术的目的，所述的三角状空穴的底面由空穴底面平面部分和空穴底面斜面部分两部分组成，空穴中与向内倾斜的翅片根部接触的底面为水平面，为空穴底面平面部分；与向外倾斜的翅片根部相接触的底面为斜面，为空穴底面斜面部分；空穴底面平面部分与向内倾斜翅片间的夹角成锐角β1，空穴底面斜面部分与向外倾斜翅片间的夹角成锐角β2。为了进一步实现本专利技术的目的，所述的空穴底面平面部分与空穴底面斜面部分的夹角为20°-60°，空穴3的底面的1/2—2/3是空穴底面平面部分，其余为空穴底面斜面部分。为了进一步实现本专利技术的目的，所述的β1=45°，β2=50°。为了进一步实现本专利技术的目的，所述的梯形缺口均匀分布，相邻的翅片间的梯形缺口交错分布。为了进一步实现本专利技术的目的，所述的梯形缺口表面的法线与水平方向夹角70-90°。为了进一步实现本专利技术的目的，所述的梯形缺口的深度为0.2---0.5mm，上开口宽度为0.3—0.8mm；底边宽度为0.1—0.5mm。为了进一步实现本专利技术的目的，所述的翅片的长度为0.8—1.1mm，翅片厚度为0.08—0.25mm,相邻翅片根部间距为0.3—0.8mm。为了进一步实现本专利技术的目的，所述的空穴的高度为0.3-0.5mm，底部宽度为0.3-0.5mm。为了进一步实现本专利技术的目的，所述的螺旋槽道，槽深0.15--0.4mm，槽道20—70条。本专利技术同已有技术相比可产生如下积极效果：池沸腾过程可分为汽化核心生成，气泡成长，以及脱体阶段。若想提高沸腾换热系数，就必须针对池沸腾的不同阶段采取合理的强化措施。（一）按照气泡的薄膜理论，气泡不断长大的机理是由于气泡与壁面间存在薄液膜层，在壁面的加热作用下，液膜不断产生蒸汽进入气泡内，因而直至气泡生长到脱体尺寸后离开壁面为止。由于成长中汽泡的界面接近球面形状，本专利技术换热管的翅片是弯曲状，与传统的“T”形垂直翅片相比较，能够与汽泡更好接触，提供更多的蒸汽进入汽泡，加速汽泡的生长，提高沸腾换热系数。（二）影响沸腾换热效果的另外一个因素是汽泡从换热管表面的脱离频率，频率越高，沸腾换热效果越好。气泡脱离换热管表面空穴的频率与空穴上开口的大小及形状有关。经过可视化试验，通过对比，发现空穴上开口为梯形时，可以提高气泡脱体频率，提高沸腾换热系数。（三）在换热管表面的空穴内促进形成更多的活化的汽化核心点，进而产生更多的汽泡，也是提高沸腾换热效果的有效途径。传热学经典理论与实验表明：通常情况下，沸腾时汽泡只发生在加热面的某些点，而不是整个加热面上，这些产生汽泡的点被称为汽化核心。生成汽化核心以及成长为汽泡需要能量，由于与平面相比较，角区形成汽泡需要的活化能最少，也即所需要的壁面过热度最低。因此，空穴内的汽泡发生在空穴的边角区域，而且发现在小的壁面过热度条件下，只有小角度的边角区才能生成气泡，能生成气泡。经典的沸腾理论证明了可视化实验的结果：产生汽泡的临界本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新式满液式蒸发换热管，其包括光段（1）与蒸发表面段两部分，蒸发表面段包括换热管管体（8），其特征在于换热管管体（8）外表面设置有沿换热管轴线呈螺旋状分布的倾斜弯曲翅片（2），翅片（2）表面为曲面形状，且翅片朝同方向倾斜，相邻翅片（2）顶部相互紧密接触，无缝隙，翅片（2）覆盖翅片之间槽道，构成三角状空穴（3）；翅片（2）顶部设有梯形缺口（5），为空穴的排汽/进液口；换热管管体（8）内表面设有沿周向均匀分布的突出的肋条，相邻肋条之间形成螺旋槽道（4）。

【技术特征摘要】
1.一种新式满液式蒸发换热管，其包括光段（1）与蒸发表面段两部分，蒸发表面段包括换热管管体（8），其特征在于换热管管体（8）外表面设置有沿换热管轴线呈螺旋状分布的倾斜弯曲翅片（2），翅片（2）表面为曲面形状，且翅片朝同方向倾斜，相邻翅片（2）顶部相互紧密接触，无缝隙，翅片（2）覆盖翅片之间槽道，构成三角状空穴（3）；翅片（2）顶部设有梯形缺口（5），为空穴的排汽/进液口；换热管管体（8）内表面设有沿周向均匀分布的突出的肋条，相邻肋条之间形成螺旋槽道（4）。2.根据权利要求1所述的一种新式满液式蒸发换热管，其特征在于所述的三角状空穴（3）的底面由空穴底面平面部分（7）和空穴底面斜面部分（6）两部分组成，空穴（3）中与向内倾斜的翅片根部接触的底面为水平面，为空穴底面平面部分（7）；与向外倾斜的翅片根部相接触的底面为斜面，为空穴底面斜面部分（6）；空穴底面平面部分（7）与向内倾斜翅片间的夹角成锐角β1，空穴底面斜面部分（6）与向外倾斜翅片间的夹角成锐角β2。3.根据权利要求（2）所述的一种新式满液式蒸发换热管，其特征在于所述的空穴底面平面部分（7）与空穴底面斜面部分（6）的夹角为20°-60°，空穴3的底面的1/2—2/3是空...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小利，王斌，马青川，李玉海，董桂梅，张俊峰，任鼎，何璇，张占波，
申请(专利权)人：烟台恒辉铜业有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37