[发明专利]带交叉槽的传热管及其制造方法

说明书

本发明涉及热交换器用传热管，具体地说，是涉及对为提高传热管的流动特性及传热特性而内面形成有交叉槽的传热管的改进。

用于空气调节机或制冷机等的蒸发管、冷凝管或加热管等的热交换器中，要采用传热管，该传热管通过其内部的氟利昂等制冷剂与流经管外部的流体进行热交换，而进行蒸发或冷凝。从高效率化、节省能量等方面考虑，在这种传热管的内面形成槽。

即，在管的内面形成微细的三角形或梯形的螺旋状槽，槽内部的表面张力及螺旋状槽产生的紊流效果促进制冷剂在管内部沿着管的纵方向流动。将这种传热管用于冷凝器时，槽间的突起部使制冷剂流体的紊流活跃，提高冷凝特性，这时，该突起部起到冷凝核的作用。反之，将这种传热管用于蒸发器时，槽的边缘搅拌制冷剂流体，提高供给到传热管内部的制冷剂流体的蒸发特性，这时，该槽边缘起到产生气泡的蒸发核的作用。

在1987年4月21日颁发给Shinohara等人的美国专利第4658892号中，揭示了一种传热管，该传热管是在基本不增加管内部流体压力损失的范围内，在管内面上连续形成较深的槽。其中，槽的深度Hf相对于管的内径Di之比Hf/Di为0.002至0.03，槽的螺旋角度相对于管轴是7°～30°。各个槽形成部分的断面积S相对于深度Hf之比为为0.15至0.40，位于各槽之间的脊部断面内的顶角的范围为30°～60°。

上述Shinohara等人的专利揭示的传热管中，供给到传热管内的制冷剂流体借助于连续形成的螺旋状，沿着螺旋状槽扩散到传热管内面的大部分范围。因此，金属表面与制冷剂流体不能直接接触，具有冷凝效率低的缺点。

为了更加提高传热特性，现有技术中提出了另一种传热管(见1988年3月29日颂发给Sato等人的美国专利第4733698号)，该传热管中备有多个以预定角度与螺旋状槽交叉、并以一定间隔形成的副槽。例如，如图9所示的带交叉槽的传热管中，备有以一定的角度与螺旋状槽11交叉、以大于螺旋状槽的螺旋角的角度倾斜的副槽12。

该带交叉槽的传热管，因为有副槽12而增加了内部表面积，热传递效率提高。另外，不仅管内部的边缘增加，而且，由于副槽相对于管轴方向比螺旋状槽更加倾斜，所以，对制冷剂流体的搅拌作用更加强。这样，因为具有制冷剂流体的蒸发特性提高等优点，所以，其使用范围逐渐扩大。

但是，现有的带交叉槽传热管，如图9B及图9C所示，形成在突起部13与突起部13之间的副槽12中，在突起部13的下流侧背面产生涡流。该涡流抵抗制冷剂流体在管内部的长度方向流动，涡流产生区域的传热性能降低。

另外，在制造上述传热管时，先轧制成形成螺旋状槽11后，再轧制成形副槽12，所以，如图9B所示，在副槽的轧制成形时，在已经加工成形的螺旋状槽11上，产生突出部14。该种方法突出部14增加流体阻力，降低螺旋状槽的紊流效果。因此，现有的带交叉槽传热管，虽然具有高的传热性能，但是管内部的压力损失显著增加。

为了解决上述问题，日本公开特许公报第94-14778号揭示了一种传热管。该传热管内面沿长度方向，以一定的深度H、一定的间距P设置了直线状的矩形或倒梯形第1槽，同时，设置了多个比第1槽浅的呈螺旋状交叉的第2槽，第1槽的槽底宽度S相对于槽间距P之比为S/P＜1/2，槽深度L相对于第1槽的槽宽S之比为L/S＞1/2。

如前所述，即使传热性能增大，但压力损失增加时，使管内制冷剂流体流动的动力就要增加。因此，现有的传热管存在有，其传热性能与能量效率成半比的缺陷。

本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的在于提供一种带交叉槽的传热管及其制造方法，该传热管能提高传热性能而不增加压力损失。

为了实现上述目的，本发明提供一种带交叉槽的传热管，在圆形断面金属管的整个内周面，形成多个彼此平行且相对管纵轴具有一定螺旋角度的螺旋状槽，还形成以一定的角度与螺旋状槽交叉的副槽，其特征在于，

上述螺旋状槽相对于管纵轴的螺旋角度α为10°～40°，最好为18°～25°；副槽相对于螺旋状槽的交叉角β为75°～105°，最好为90°；上述副槽具有基本上垂直于管纵轴的垂直壁和相对于管纵轴以一定角度倾斜的倾斜壁；上述突起部上层面宽度相对于副槽的上层开口部宽度之比为0.2至1.0。

上述垂直壁和倾斜壁的倾斜角相对于管纵轴最好为90°～105°及30°～60°。上述副槽的深度相对于螺旋状槽深度之比最好为0.5～1.0。