[发明专利]热交换管

说明书

本发明总的涉及热交换管，更具体地说是涉及热交换管的外表面的构造，该热交换管用于它所浸入其中的液体的蒸发。

许多类型的空调和致冷系统中都有管壳式蒸发器。管壳式蒸发器是一种多个管子包含在单个壳体中的热交换器。通常，诸管子设置得能提供多个穿过热交换器的平行流动通道以使一流体冷却。诸管子浸没在流过热交换壳体的致冷剂中。流体通过管子的壁的热传递作用而被冷却。传递的热量将与诸管子的外表面相接触的致冷剂汽化。这样一种蒸发器的热传递能力主要取决于各根管子的热传递性能。每个管子的外部结构对热交换管总的传热性能是很重要的。

有几种为人们所熟知的改善热交换管热传递性能的方法。其中，（1）增加管子表面的热传递面积，以及（2）在与沸腾流体相接触的管子表面促进泡核沸腾的发生。在泡核沸腾的过程中，从被加热表面传递出来的热量使与该表面接触的液体汽化且蒸汽形成气泡。表面传出的热量使气泡周围的液体蒸发，气泡随之增大。当气泡足够大时，克服表面张力而破裂并从表面逸出。当气泡离开表面时，液体进入由气泡腾出的空间内，使留在该空间内蒸汽得到了补充的液体以汽化而形成新的气泡。在表面连续生成气泡，气泡从表面释放出来，表面的重新湿润，以及水汽气泡的从液体中升起以及混合液体的对流效应，都使传热表面的传热率大大提高。

我们还知道，泡核沸腾的过程可以通过传热表面结构的构造来增强，使传热表面能为截留水汽和促进水汽气泡的形成提供成核位置。例如，简单地将一传热面弄粗糙就能提供成核位置，这种成核位置就能够使表面的传热特性比类似的光滑表面有所提高。

例如空调或致冷系统中的蒸发器的沸腾液体致冷剂中，凹腔型的成核位置能产生气泡柱和良好的传热性能。凹腔型的成核位置是一个表面空腔，其中的空腔开口比下表面空腔的宽度小。周围液体的过多的注入能注满一凹腔型成核位置并使之失去活力。将传热表面构造得使其具有较大的下表面连通通道，而该通道通向表面的开口相对来说则比较小，这样就能使水汽截留或成核位置的满溢减少或被防止，从而改善表面的传热状况。

本发明的热交换管具有能改进传热性能的外表面结构，这种表面结构不但增加了管子外表面面积并且能提供诸凹型空腔，使这些空腔作为成核部位而促进泡核沸腾的发生，从而改善了热传递性能。

该热交换管具有一个或多个从其外表面延伸的卷旋翅片。沿卷旋翅片两侧肩部表面每隔一定间隔在肩部表面上压有凹槽而凹槽凸出部则从翅片肩部延伸出来。相邻旋翅片之间的槽内的空间每隔一定距离设有凸齿。卷旋翅片并不是从管子表面垂直延伸，而是弯向其相邻的翅片。在一个实施例中，卷旋翅片弯曲时不接触其相邻的翅片，而是留出了一个间隙供汽化气体形成的气泡从管子表面逸出。在另一实施例中，围绕管子的圆周向每隔一定距离设置闭合的凹陷部分使相邻的卷旋翅片在闭合凹陷的区域内相互接触。

管子外表面的这种结构构造增大了与液体相接触的表面的面积。同时，这种构造还提供能促进泡核沸腾的凹型空腔。管子的这两个特点都有助于提高其传热性能。

附图作为说明书的一部分，各图中凡是相同的编号均代表相同的元件。

图1是本发明的热交换管的外表面的一部分的透视图;

图2是本发明的热交换管的外表面的一部分的剖视图;

图3是沿图4中线3-3剖开的、本发明的热交换管的外表面的部分剖视图，所示出的是制造过程中的一个中间阶段;

图4是沿图3中线4-4剖开的、本发明的热交换管的外表面的部分视图，所示出的是制造过程中的一个中间阶段;

图5是本发明的热交换管的示意图，图中示出了管子制造过程中的各个步骤。

图1是根据本发明制造的热交换管10的外表面的一部分的透视图。卷旋翅片21同时沿管子10的纵轴作螺旋延伸及沿管子10的壁11的外表面12作径向向外延伸。在每个卷旋翅片之间是一个槽31。管子上可以有一个或多个旋翅片。这种类型的热交换管的通常的制造方法是将管壁在一内部心轴和一外部成翅工具之间滚轧。如果用这种方法的话，卷旋翅片的数量就取决于外部成翅工具的数量和布置。

卷旋翅片包括与外表面12相接的根部22、本体23和端部24。本体23的外表面是肩部25。每个卷旋翅片都倾斜以覆盖一相邻的槽31，这样就形成了一下表面通道。沿肩部25每隔一定距离设有凹槽41。当这些凹槽在制造过程中通过一成槽工具制造成形时，成槽工具会从本体23上排移一部分材料。被排移的这部分材料将在最接近根部22的凹槽41部分从肩部25向外延伸而形成凸出部分42。在槽31内有多个齿32并从外表面12延伸。在本发明的一个实施例中，围绕管子的周向每隔一段距离设有闭合的凹陷部分51。