一种电制冷机组冷凝器用新型高效换热管

摘要

本发明公开了一种电制冷机组冷凝器用新型高效换热管，其包括光滑管(7)、翅片段(9)、设有螺旋翅片的过渡段(8)，其特征在于翅片段(9)的管体(1)外设有沿管体外表面螺旋伸展的螺旋翅片(2)，翅片(2)的外径小于等于光滑管(7)的外径，螺旋翅片(2)的顶部(2B)较根部(2A)薄，两侧面的上端部为光滑面(3)，两侧面的中部设有与管轴向呈30至70度的斜翅(4)，斜翅(4)的上表面为平台或者斜面，侧面为梯形，其一个侧面(4A)比另一个相对的侧面(4B)的面积大，本发明管外冷凝换热得到强化，增加了冷凝液的排放空间，有利于冷凝液快速排液及冷凝液膜的拉长，加强了管内的扰流，强化了管内换热，使整体的换热效率明显提高。

说明书

技术领域：

本发明涉及一种电制冷机组冷凝器用新型高效换热管，尤其涉及一种强化冷凝传热和对流传热的换热管，属于热交换部件技术领域。

背景技术：

在制冷空调领域，电制冷机组的能耗主要集中在压缩机、冷凝器和蒸发器上，其冷凝器的效率直接影响整个系统的能耗，冷凝器的形式应用最多的是壳管式换热器，制冷剂在管外冷凝换热，管内为冷却水的对流换热。现有冷凝管主要是通过机加工在外表面加工成翅片，并在翅片顶部滚齿槽，通过锯齿状形成尖锐点，促进冷凝液的流动，在通过翅片间空隙排液。由于电制冷机组冷凝器的换热管，处于膜状凝结，随热流密度增大，液膜厚度增加，尤其是管束布置，上部的冷凝液落在下部管上，严重增加了液膜的滞留角，不利于冷凝液的排走，中国专利101004337A(申请号200710036470.3)公开的热交换管，翅间横翅，由于翅间横翅处于同一直线上，互相连接，对冷凝液的流动产生阻力，尤其是粘度较大的制冷剂，换热性能降低。

发明内容：

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足而提供一种能使电制冷机组冷凝器用管的外表面与制冷剂冷凝换热系数明显提高，使管内换热性能大幅度提升，大大提高换热器的整体换热效率，并且在不减小底壁厚的情况下可减轻冷凝器重量的电制冷机组冷凝器用新型高效换热管。

本发明的目的可以通过如下措施来达到：一种电制冷机组冷凝器用新型高效换热管，其包括光滑管、翅片段，光滑管通过管体外设有螺旋翅片的过渡段与翅片段连接，其特征在于翅片段的管体外设有沿管体外表面螺旋伸展的螺旋翅片，翅片的外径小于等于光滑管的外径，螺旋翅片的顶部较根部薄，螺旋翅片的两侧面的上端部为光滑面，螺旋翅片的两侧面的中部设有与管轴向呈30至70度的斜翅，斜翅的上表面为平台或者斜面，斜翅的侧面为梯形，斜翅的一个侧面比另一个相对的侧面的面积大。

为了进一步实现本发明的目的，所述的螺旋翅片的高度h为0.6～1.6mm，翅片的间距p为0.3～1.3mm，翅片的顶部的厚度t为0.05～0.3mm，翅片的根部的厚度w为0.1～0.4mm，翅片的顶部较根部薄0.05～0.2mm。

为了进一步实现本发明的目的，所述的螺旋翅片与斜翅的交界处距翅片顶部的距离b为0.05～0.5mm，斜翅的高度a为0.3～0.6mm，斜翅的长边宽度c为0.15～0.5mm，短边宽度d为0.10～0.4mm，沿管轴向相邻斜翅互相错开，斜翅的周向翅距pe为0.40～1.0mm。

为了进一步实现本发明的目的，所述的螺旋翅片顶部设有锯齿型周向齿槽，锯齿型周向齿槽与斜翅呈30～90度斜角。

为了进一步实现本发明的目的，所述的周向齿槽的深度e为0.05～0.4mm，间距pt为0.4～1.0mm。

为了进一步实现本发明的目的，所述的翅片段的管体内表面设有螺旋内齿，螺旋内齿的法向截面为三角型或者梯形，螺旋内齿上开有凹槽。

为了进一步实现本发明的目的，所述的螺旋内齿的螺旋角为30～50度，内齿头数为6～60，齿形角30～90度，内齿深度hi为0.2～0.5mm。

为了进一步实现本发明的目的，所述的凹槽与螺旋内齿的螺旋角呈40度至90度角，凹槽深度h1为螺旋内齿高的1/5～2/3，凹槽的法向间距为0.5～2.0mm。

本发明同已有技术相比可产生如下积极效果：本发明的管外翅片的面积明显增大，与传统冷凝管相比，不是将翅片顶部加工出凹槽，而是从侧面切出了斜翅，增加了翅片顶部的面积，管外增加的尖点加强了冷凝换热的性能，由于是翅片间的增加了与管轴呈40至60度角的斜翅，边缘的挂液能力明显减弱，使冷凝液沿斜翅的方向快速排走。翅片顶部比根部薄，顶部的空间大于根部空间，增加了冷凝液的排放空间，液体滞留角减小，更有利于冷凝液快速排液，在斜翅与翅片的交界处形成新的梯度，使冷凝液在此处被拉长，翅片间的冷凝液膜减薄，减小了冷凝热阻，尤其是在换热器上，上部的冷凝管产生的冷凝液流到下部冷凝管上，下部的管必须能够快速排走大量的冷凝液，传统冷凝管存在较多的滞留液体，管圆周上冷凝液的滞留所占整个圆周比例很大，所以整体管束的换热效果不佳，本发明这种特殊的结构，恰恰能够很好的改善这种状况，从而提高整机的换热效果，换热性能较传统冷凝管提高10～20％以上，同时外表面积增加较传统冷凝管提高10％～20％。且管内设置螺旋内齿，增加了对管内流体的扰动，减小了边界层的厚度，可以在较小的流速下达到紊流。本发明能使电制冷机组冷凝器用管的外表面与制冷剂冷凝换热系数明显提高，通过管内的螺旋齿的强化，管内换热性能大幅度提升，提高了换热器的整体换热效率，并且在不减小底壁厚的情况下可减轻冷凝器重量。

附图说明：

图1为本发明的外部示意图；

图2为本发明的第一种实施方式的翅片段的外表面和轴侧结构示意图；

图3为图2的管外螺旋翅片轴向剖面结构示意图；

图4为本发明的第一种实施方式的翅片段的外表面图；

图5为为本发明的第二种实施方式的翅片段的外表面图；

图6为图5的管外螺旋翅片轴向剖面结构示意图；

图7为为本发明的第三种实施方式的翅片段的外表面图；

图8为图7的管外螺旋翅片轴向剖面结构示意图；

图9为本发明的翅片段的管内的螺旋齿的轴向剖面图。

具体实施方式：下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明：

实施例1：一种电制冷机组冷凝器用新型高效换热管(参见图1、图2、图3、图4、图9)，其包括光滑管7、翅片段9，光滑管7通过管体外设有螺旋翅片的过渡段8与翅片段9连接，翅片段9的管体1外设有与管中心轴线呈一定螺旋角并沿管体外表面螺旋伸展的螺旋翅片2，翅片段9的翅片2的外径小于等于光滑管7的外径，螺旋翅片2的顶部2B较根部2A薄，螺旋翅片2的两侧面的上端部为光滑面3，螺旋翅片2的两侧面的中部设有与管轴向呈30至70度的斜翅4，斜翅4的上表面为平台或者斜面，斜翅4的侧面为梯形，斜翅4的一个侧面4A比另一个相对的侧面4B的面积大。螺旋翅片2的高度h的范围为0.6～1.6mm，翅片2的间距p为0.3～1.3mm，翅片2的顶部2B的厚度t为0.05～0.3mm，翅片2的根部2A的厚度w为0.1～0.4mm，翅片2的顶部2B较根部2A薄0.05～0.2mm。斜翅4与翅片2的交界处距翅片2顶部的距离b为0.05～0.5mm，斜翅4的高度a为0.3～0.6mm，斜翅4的长边宽度c为0.15～0.5mm，短边宽度d为0.10～0.4mm，沿管轴向相邻斜翅互相错开，斜翅4的周向翅距pe为0.40～1.0mm。

本发明为强化管内的换热，增加扰流，减小对流换热边界层的厚度，翅片段9的管体1内表面设有螺旋内齿5，螺旋角为30～50度，内齿头数为6～60，内齿的法向截面为三角型或者梯形，齿形角30～90度，内齿深度hi为0.2～0.5mm，螺旋内齿5上切有与其螺旋角呈40度至90度角的凹槽6，凹槽深度h1为螺旋内齿高的1/5～2/3，凹槽6的法向间距为0.5～2.0mm。

本发明在光滑管上一次成型，加工出带有凹槽6的内螺旋齿5和与管中心轴线呈一定螺旋角并沿管体外表面螺旋伸展的螺旋翅片1，翅片段与管体之间没有接触热阻，光滑管7与翅片段9通过过渡段8连接。

实施例2：一种电制冷机组冷凝器用新型高效换热管(参见图5、图6、图9)，其与实施例1基本相同，其区别在于本实施例为强化管外的换热性能，在螺旋翅片2顶部加工出一定深度的锯齿型周向齿槽10，锯齿型周向齿槽10与斜翅4呈30～90度斜角，本实施例周向齿槽10与斜翅4呈45度角。增加面积的同时，增加了顶部的尖点数量，增加了冷凝液的扰动，周向齿槽10的深度e为0.05～0.4mm，间距pt为0.4～1.0mm。

实施例3：一种电制冷机组冷凝器用新型高效换热管(参见图7、图8、图9)，其与实施例1基本相同，其区别在于本实施例为强化管外的换热性能，在螺旋翅片2顶部加工出一定深度的锯齿型周向齿槽10，锯齿型周向齿槽10与斜翅4呈30～90度斜角，本实施例周向齿槽10与斜翅4呈90度角。增加面积的同时，增加了顶部的尖点数量，增加了冷凝液的扰动，周向齿槽10的深度e为0.05～0.4mm，间距pt为0.4～1.0mm。