[其他]用于单相流的传热管及其制造方法

说明书

本发明涉及空调机、冰箱或其它设备中热交换器的传热管及这些传热管的制造方法，尤其是那些管内的单相流与管外流动的流体之间进行热传递的传热管及其制造方法。

空调机及冰箱的热交换器上都装有传热管。这些成熟的技术已为众所周知。到目前为止，已提出了多种类型的传热管，其中的一些传热管有平滑的内表面，而另一些传热管则有二维或三维的、经过机械加工的内表面，例如，在美国专利№.3768291中描述了一种在内表面上带有二维肋的传热管;而在美国专利№.3830087的说明书上介绍了一种内表面上带有三维肋块的传热管，这种传热管的主要制作过程如下：首先用一个伸入到管内的旋转头在未加工的内壁面上开一道槽，以形成基本肋，然后，再加工出第二道槽，从而在管的内表面上形成三维凸块组。

在流体的单相流动的条件下，这些具有二维或三维机加工内表面的传热管会带来下列问题：由于在管道内表面上的凸块的边缘是尖锐的，而不是圆滑的，流体在绕过尖锐的弯角或边缘时就会生出分离涡流，结果在传热管的入口端与出口端之间会造成较大的压力降，这就需要用较大的动力来驱使流体从传热管流过。另外，流体在垂直于流线的肋表面上趋于滞止，致使流体的运动能量转为冲击压力，在长期的使用过程中，这一压力会引起肋块的磨损。因而肋块的高度和形状均发生逐渐的变化，而不能保持最佳的设计高度和形状，使传热性能有所下降。另外，用旋转头来制造出肋的工作是比较麻烦的，这需要开一道基本槽，还需要开第二道槽，因而提高了传热管的生产费用。

在美国专利№.4330036中给出了另一种传热管，在该传热管的外壁具有多道平行排布的直肋片，肋片上有滚压形成的豁口，在管内壁上对应于外表面上形成肋片豁口的位置有向内隆起的凸块，这种传热管的制造方法是先在管壁外表面上制出连续的平行肋片，再用一个有锐缘的圆盘滚压管外壁以在肋片上压出豁口，同时因挤压作用使多余金属材料向管内隆起形成边缘圆滑的凸块。用这种方法制成的传热管，其内壁凸块的成形需多道工序，而且凸块的形状也难以控制。

本发明的目的是要提供一种适用于沸腾换热的单相流的传热管和其制造方法。内外管壁传热加强结构的结合及分别选择凸块和多孔结构的尺寸使这种传热管具有更高的传热率。而且用较低费用就可生产这种传热管。

为此目的，本发明提供了一种传热管。这种传热管在管壁的外表面上有至少一条螺旋槽，还有多个隧道形空腔，螺旋槽与隧道形空腔互相交叉，在管壁内表面上有多个沿螺旋线排列的凸块，上述螺旋槽与排列凸块的螺旋线对应。各个隧道形空腔在与螺旋槽的每一个交叉处向螺旋槽敞开，各隧道形空腔的顶部还有多个较小的开口。该传热管由于有内壁及外壁表面特定结构的协同作用，因而具有很高的换热性能。根据本发明，加工上述新型传热管的方法是用一种滚轮装置碾压传热管的外壁面，以通过塑性变形在管壁内表面上形成向内的凸块。所用的滚轮装置由可与传热管做轴向相对移动和绕轴线转动的支架及装在支架上的多个压紧轮组成，其中至少一个轮的外圆周表面上分布着互不相连的独立凸齿。这些凸齿的轮廓能使管壁上压出的凸块具有圆滑的拐角。

下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。

图1是传热管内壁加强传热的凸块结构的纵剖面图。

图2是图1所述传热管内壁加强传热的凸块结构的局部放大视图。

图3A、3B、3C和3D是不同形状的内壁凸块的俯视图。

图4A、4B、4C和4D分别是图3A、3B、3C和3D所示内壁凸块的剖面图。

图5和5A是本发明内壁加强传热凸块结构加工方法的示意图。

图6是图1所示的传热管内壁加强传热凸块结构的工作原理示意图。

图7和图8对图6所示工作原理作进一步描述。

图9至图11和图14至图16是上述传热管内壁加强传热凸块结构实验结果示意图。

图12和图13、图17至图19是说明上述实验结果的原理分析示意图。

图20和图21表示了一个本发明实施例传热管结构示意图。

图22是图20中所示传热管结构的传热特性曲线图。

图23是说明图22特性曲线的原理分析示意图。

图24是图20中所示结构的一个应用示意图。