[发明专利]传热管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种传热管和一种传热管制造方法。

背景技术

物质蒸发在制冷工程、空调技术、化学工程、过程控制技术以及动力工 程诸多领域都会出现。蒸发物质为了蒸发需要热量而抽走其他介质。该其他 介质在此冷却或冷凝。也可采用冷却和冷凝的混合形式。

众所周知，通过传热表面的结构化，可加强传热效果。因此就可实现： 每个单位的传热表面都会比平整表面传递更多的热量。此外，可以减小产生 的温差，由此有效地控制过程。对于金属传热管而言，传热表面的结构化通 常通过从管壁材料中生成肋条或类似元件的形状而进行。这些一体成型的肋 条与管壁保持坚固的金属连接并由此最佳地传递热量。

在传热管的内侧，经常设置轴平行或螺旋形的肋条以改善传热性。通过 加肋条，扩大了管的内表面。此外，对于螺旋形排列的肋条，加强了管中流 动的流体的涡流，由此改善了热传递。如果要蒸发管中流动的流体，则给内 肋条设置附加的结构部件，以便积极影响蒸发过程。通常，在此产生空腔或 下陷结构，因为这类结构对起泡的过程有利。

通过管内表面的结构化，不仅加强传热效果，而且还增大了管中流动的 介质的压力降。这一效应并不理想，尤其是在蒸发过程中，因为蒸发温度随 着压力下降，由此使得整个过程不甚有效。

专利文献JP59202397A提出，将内肋条的顶端弯曲，使得相邻肋条之 间产生通道，通道的开口窄于其最大宽度。类似的实施方式在文献 EP1061318B1和JP05106991A中也有提及。在这后两篇文献中，不仅使内 肋条的顶端变形，还使整个肋条弯曲。EP1544563B1提出将肋条顶端这样变 形的建议，即使肋条具有T形横截面，由此在肋条之间形成下凹通道。所有 这四篇文献的共同点在于，下凹通道的横截面和开口宽度不改变。因此，这 种结构中就没有优先用于气泡形成和分离的位置。

为了让气泡蒸发较为有利地形成并稳定，使下凹结构及其横截面形状和 开口宽度改变。例如，在专利文献JP05253614A中描述了开口宽度改变的结 构。材料自内肋条的侧面这样移动，以致肋条之间的通道被部分封闭。蒸汽 气泡会在通道的开口位置逸出。不过，开口的大小控制得差，并且制造过程 不稳定。因此，该结构不适用于管低廉且效率稳定的制造。

此外，专利文献US4733698描述了一种结构，在该结构中，肋条上部 区域的材料通过二次槽的径向压入而对称地移动。肋条之间的一次槽由二次 槽区域内移动的材料封闭。如此一来，就形成了隧道状部分。因此，为了封 闭一次槽移动足够的材料，二次槽必须具有加尖边的梯形横截面。通过加尖 边，产生了边缘露出的结构，该结构不理想地增大了流动介质的压力降。 JP04100633A提出了一种很类似的结构，其制造方法与US4733698大大不 同。US4733698借助于多级拉伸和模制工艺对管进行加工，而JP04100633A 首先对带材进行结构化，随后使之形成管并焊接在纵向焊缝上。不过，通过 其他制造工艺，无法克服该结构的性能缺陷。

发明内容

本发明的任务在于，给管的内表面设置一个结构，其大大改善管内侧流 动的介质蒸发时的热传递，同时不会过度增加压力降。此外，该结构制造低 廉可靠。

本发明包括一种传热管，具有管轴线、带管外侧和管内侧的管壁，在管 内侧上形成有从管壁中轴平行或螺旋形地环绕的内肋条，内肋条具有位于各 相邻内肋条之间的槽，其中，相对于管轴线测量的内肋条的螺旋角小于或等 于45°；远离管壁的内肋条的区域以规律的间隔单侧不对称地基本沿着管 周向变形，其中内肋条的变形材料构成通过槽的伸出部；伸出部各自通过有 限的变形区沿着内肋条延伸；在变形区的内部，变形连续变化，其中变形区 中部的变形强于边缘的；利于起泡的空腔位于槽底部、内肋条的侧面和所构 成的伸出部之间。

在此，本发明从这样的考虑出发，即，提高管内侧上物质蒸发时的效率， 尤其是对于在管内侧上具有一体成型结构的金属传热管。

蒸发物质和散热介质通常必须在物质上通过传热壁彼此分离。为此常用 金属管。蒸发物质可位于管外侧上，而散热介质在管内侧流动。或者，蒸发 物质在管内侧流动，而散热介质位于管外侧上。本发明涉及后者情况。