波浪形螺旋凹槽换热管及其换热器制造技术

本发明专利技术涉及波浪形螺旋凹槽换热管及其换热器，在换热管表面设置有向管内凸起的螺旋凹槽，换热管管体沿长度方向两端为直管段，中间段为波浪形弯曲管段；所述的波浪形是换热管截面中心沿水平轴线上下弯曲、且上下最大弯曲幅度相同；本发明专利技术与现有技术相比：１．换热管的弯曲设置使得流体在弯曲的流道中受迫不断改变流动方向，促进了流体的湍流流动；２．对管外冷却剂的流动也具有加强流动和促使混合充分均匀的效果；３．在不增加换热器长度的前提下增加了换热管的长度；４．本发明专利技术比现有技术的换热器换热效率提高５－１０％。本发明专利技术尤其适于汽车发动机废气再循环冷却器，以减少汽车尾气污染物的排放，或作为发动机涡轮增压中冷器以提高发动机的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及热交换器，特别涉及波浪形螺旋凹槽换热管及其换热 器，该换热器尤其适于应用到汽车发动机废气再循环冷却系统中，以 减少汽车尾气污染物的排放，或作为发动机涡轮增压中冷器以提高发 动机的性能。
技术介绍
换热器的应用历史悠久，但仍处于不断的改进和发展中。换热器 在石油化工、机械制造、炼油、冶金、轻工、制药、食品等行业的应用占全部工艺设备投资的40% 60%，因此新型换热器随着科技的 进步而不断涌现。在汽车领域，发动机废气再循环冷却系统用冷却器 也在不断的改进，以适应日益严格的汽车尾气排放的标准。废气再循环冷却器的应用是汽车制造行业降低汽车尾气排放的 有效措施之一。废气再循环冷却技术是将汽车发动机所排放的部分废 气通过冷却器冷却后再次回传到发动机燃烧室，与新鲜空气进行充分 混合后燃烧、循环再利用废气的一种技术。针对氮氧化合物(N0x) 的生成条件是高温富氧这一特性，该技术的应用有效降低N0x的生 成；废气中含有大量比热较高的氮气、二氧化氮和水蒸气，温度较低 的废气的引入一方面使混合气热容量增大，使得相同量的混合气升高 同样温度所需的热量增加，从而有效偏离了NOx的高温生成区；另一 方面废气对新鲜空气的稀释也相应降低了氧气的浓度，从而有效地抑 制N0x的生成。因此在废气再循环系统中，设置高效的废气再循环冷 却器可以使汽车的尾气排放量满足严格法规的要求。目前，如何在有限的汽车发动机空间内不增大换热器尺寸的情况下，提髙换热器的工作效率，人们在换热管结构以及换热管在换热器中的布局采取了许多技术改进，包括中国专利号93228596. 1公开的 "縮放式换热管"所述的是管的直径大小不一，中国专利号 96235149.0公开的"球面形凹凸换热管"所述的是在光滑的换热管 表面顺序排列凹坑，上述专利的目的都是增加流体在换热管中的换热 面积以及增加流体在换热管内的扰动以提高换热管的换热效率；但是 上述换热管结构还不能充分的对流体进行散热，随着世界各国汽车排 放法规的日益严格，对换热管和换热器的结构还需不断的改进。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提高换热器的换热效率而提出的一种波浪 形螺旋凹槽换热管及其换热器的技术方案，该换热器尤其适于作为汽 车发动机系统中的废气再循环冷却器或涡轮增压中冷器。本专利技术技术方案是一.波浪形螺旋凹槽换热管，在换热管表面设置有向管内凸起的 螺旋凹槽，所述的换热管管体沿长度方向两端为直管段，中间为波浪 形弯曲管段；所述的波浪形是换热管截面中心沿水平轴线上下弯曲、 且上下最大弯曲幅度相同；所述波浪形弯曲管段的弯曲弧线与所述两 端直管段轴线夹角小于60度。所述的波浪形螺旋凹槽换热管还具有如下特征1. 所述两端直管段的轴线与所述水平轴线重合。2. 所述换热管波浪形弯曲管段是正弦波浪形弯曲管段。3. 所述波浪形弯曲管段的弯曲弧线与直管段轴线夹角是30度。4. 所述波浪形弯曲管段的弯曲弧线与直管轴线夹角是45度。5. 所述波浪形弯曲管段弯曲轴线波峰与所述两端直管段轴线的 偏心距小于换热管管径的二分之一。6. 所述换热管的截面形状为圆形。 7.所述换热管的截面形状为高度与宽度不等的扁状。 二.波浪形螺旋凹槽换热管换热器，包括壳体、换热管和管板; 所述管板设置在壳体一端或两端，所述换热管管口焊接在管板上与之 对应的固定孔中,且与壳体侧表面平行；所述换热管表面设置有向管 内凸起的螺旋凹槽，所述的换热管管体沿长度方向两端为直管段，中 间为波浪形弯曲管段；所述的波浪形是换热管截面中心沿水平轴线上 下弯曲、且上下最大弯曲幅度相同；所述波浪形弯曲管段的弯曲弧线 与所述两端直管段轴线夹角小于60度。所述的波浪形螺旋凹槽换热管换热器还具有如下的特征1. 所述换热管的截面形状为高度与宽度不等的扁状，且换热管端 面与壳体侧面呈一定的角度倾斜设置、平行排列。2. 所述换热管的截面形状为高度与宽度不等的扁状，且换热管双 管为一组排列角度一致，组与组相互垂直、平行排列。3. 所述管板设置在壳体的一端，所述换热管形状为U形。4. 所述换热管分为第一管程和第二管程设置，第一管程的出口端 与第二管程的进口端，通过固定在壳体一端管板上的封头相互贯通连 接，所述换热管在各管程中平行排列，所述第一管程的换热管的数量 多于第二管程的换热管的数量。本专利技术与现有技术相比:1. 本专利技术波浪形换热管的弯曲设置使得流体在弯曲的流道中受 迫不断改变流动方向，促进了流体的湍流流动、分离或破坏边界层， 从而强化了传热；与换热管上螺旋凹槽的设计相结合，进一步促使流 体在管内产生强烈的湍流运动，使得污垢在管内遭到了激烈的冲蚀， 不易结垢，利于清洗，降低了换热器维护成本。2. 本专利技术不仅促进了管内流体的扰动，同时对管外冷却剂的流动 也具有加强流动和促使混合充分均匀的效果。3. 本专利技术在不增加换热器长度的前提下增加了换热管的长度，节 省了发动机空间及体积，有效地縮减了不必要的设置，在提高发动机 性能的同时，极大地为制造者节省制造成本；在废气再循环冷却系统 中应用该换热器，有效的降低汽车废气中氮氧化合物的排放，为发动 机废气再循环制冷系统与动力系统有机的整合为一体提供了技术平台。4. 本专利技术比现有技术的换热器换热效率提高5-10%。 下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案进行详细说明。附图说明图1是波浪形换热管的结构示意图2是截面形状为圆形的波浪形螺旋凹槽换热管的立体图； 图3是截面形状为扁状的波浪形螺旋凹槽换热管的立体图； 图4是截面形状为扁状的波浪形螺旋凹槽U形换热管的立体图； 图5是截面形状为扁状的波浪形螺旋凹槽U形换热管的U形处无螺旋凹槽和波浪形的立体图6是椭圆形扁状换热管的端面形状示意图7是矩形扁状换热管的端面形状示意图8是两个相对的短边为由内向外呈弧形凸起的扁状换热管的端面形状示意图9是两个相对的短边和长边为由内向外呈弧形凸起的扁状换热 管的端面形状示意图10是应用截面形状为圆形带螺旋凹槽的波浪形换热管的换热 器示意图11是应用截面形状为扁状带螺旋凹槽的波浪形换热管平行排 列的换热器示意图12是应用截面形状为扁状带螺旋凹槽的波浪形换热管呈一定的角度倾斜设置的换热器示意图13是应用截面形状为扁状带螺旋凹槽的波浪形换热管双管组 合排列的换热器示意图14是应用截面形状为扁状的波浪形螺旋凹槽IJ形换热管的换 热器示意图15是应用截面形状为扁状带螺旋凹槽的波浪形换热管的双管 程换热器示意图。 脉雄讨 实施例1:参见图1一种波浪形螺旋凹槽换热管，在换热管管体沿长度方向 两端为直管段l，中间为波浪形弯曲管段2，在换热管表面设置有向 管内凸起的凹槽3，所述的波浪形是换热管截面中心7沿与直管段轴 线5重合的水平轴线6上下弯曲、且上下最大弯曲幅度相同；波浪形 弯曲管段2的弯曲弧线与换热管两端直管段轴线5的夹角4小于60 度；试验证明当弧形弯曲管段2的弯曲弧线与直管段轴线5的夹角4 大于60度时，虽然换热管的换热效率有所增加，但是相应的阻力特 性增加的更快，对换热管的整体性能的影响是降低的故不予考虑。波浪形螺旋凹槽换热管两端直管段轴线5与波浪形弯曲管段2的 水平轴线6重合，利于换热管在换热器中的排列。为了使流体在管中的流动顺畅，波浪形弯曲管段2的波浪是平滑 的弧形曲本文档来自技高网...

【技术保护点】
波浪形螺旋凹槽换热管，在换热管表面设置有向管内凸起的螺旋凹槽，其特征在于，所述的换热管管体沿长度方向两端为直管段，中间为波浪形弯曲管段；所述的波浪形是换热管截面中心沿水平轴线上下弯曲、且上下最大弯曲幅度相同；所述波浪形弯曲管段的弯曲弧线与所述两端直管段轴线夹角小于６０度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：景建周，杨晓瑷，汤俊洁，沈董浩，
申请(专利权)人：北京美联桥科技发展有限公司，锦州美联桥汽车部件有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]