[其他]内表面开有螺纹的传热管

说明书

本发明是关于内表面开有螺纹的传热管，特别是指一种改进的内表面开有螺纹的适合安装于诸如空调、制冷器、锅炉等热交换器中的，在管内进行液流物态转换的传热管。

内表面开有螺纹的传热管（以下称为内表面螺纹管），是在金属管（如铜管等等）的内表面上开有许多条螺旋形沟纹，如图1所示。

然而，已经发现通过限制螺纹深度、形状和螺旋角等等加以改进的先有技术的内表面螺纹管，不能充分满足用户的要求。其主要原因是由于传热特性与管子制造成本之比很低，也就是说，由于内表面螺纹管的内表面精细而且具有凸凹结构，除非利用滚轧方法，很难提供质量稳定的管子。然而，滚轧方法在生产速度上受电机等等的转动速率的限制，换言之，受到了制造成本限制。另一方面，无螺纹管可以用高速拉延的方法制造，因此，如果根据传热特性与制造成本之比来考虑先有技术的内表面螺纹管时，很难指出从无螺纹管转变到螺纹管的优点。

先有技术中典型的内表面螺纹管的结构或形状如图2（a）和2（b）所示。这先有技术螺纹管的特性与制造成本之比很低，是由于以下两个原因。

（1）众所周知，特性或性能是与螺纹深度（Hf）成正比的。与无螺纹管相比，螺纹管中的压力衰减急剧增加，其极限值出现在0.02到0.03附近，（此值是用螺纹深度（Hf）与管子内径（Di）之比来表示的），然而先有技术螺纹管的Hf/Di值小于0.018，因此先有技术管的螺纹深度并未达到上述最佳极限值。这也可以归因于在先有技术管中螺纹深度的增加和管子单位长度的重量有关，因而使成本较高。

（2）影响管子特性的因素是在内表面形成的螺纹和螺脊的形状。图2（a）所示先有技术的产品特性不佳，这是由于螺纹部分的横截面积（S）小和螺脊的螺旋角（α）大。虽然图2（b）所示产品的横截面积（S）比图2（a）大，但是由于它的螺脊是梯形的，所以其特性仍不佳。

本发明的一个目的是提供具有高传热率的内表面开有螺纹的传热管。

另一个目的是提供单位长度的重量较小的内表面开有螺纹的传热管。

还有一个目的是提供一种容易生产的内表面开有螺纹的传热管。

简而言之，这种内表面螺纹管包含很多条在其内表面形成的螺旋形沟纹。这些螺纹中的每条螺纹其深度（Hf）与管子内径（Di）之比（Hf/Di）都是在0.02到0.03之间。螺纹与管轴间的螺旋角是从7°到30°。各个开有螺纹部分的横截面积（S）与螺纹深度（Hf）之比（S/Hf）的范围是从0.15到0.40，在位于各螺纹间的螺脊横截面内的顶角（β）范围是从30°到60°。

本发明的特征是在管子的内表面上提供较深的螺纹，其范围是使螺纹管内流体的压力衰减事实上并不增加;通过考虑液膜的厚度和管子内表面面积而限制各个开有螺纹部分的横截面积;通过全面地考虑内表面面积、管子单位长度重量以及管子的可加工性，确定位于各螺纹间的螺脊形状。对于那些熟悉先有技术的人而言，通过阅读根据本发明构成的优先实施例的以下详细说明，并结合附图，就可以明显地看出本发明的其它一些目的、特征及附带的优点。

图1（a）和图1（b）分别为内表面螺纹管的横剖面示意图和纵剖面示意图。

图2（a），2（b）和2（c）为先有技术产品放大了的横剖面图，每幅图都表示各个部分或其尺寸所用的符号。

图3为按照本发明构成的内表面螺纹管放大了的局部剖面图。

图4为表示螺纹深度与传热率或压力衰减之间关系的图。

图5为表示螺纹螺旋角与传热率之间关系的图。

图6（a）和6（b）分别为管内流体流动的示意图。

图7（a）、7（b）和7（c）为螺纹尺寸与液膜厚度之间关系的横剖面示意图。

图8（a）至图8（d）为横剖面示意图，每幅图都表示螺纹尺寸与螺脊尺寸之间的关系。

图9为表示按照本发明构成的管子其螺纹顶角与传热特性间关系的图。

图10为表示按照本发明构成的管子其螺纹横截面积与传热特性或单位长度重量之间关系的图。

图11为表示按照本发明构成的管子其螺纹的横截面积与传热特性、或单位长度重量以及和先有技术产品相比较的指数之间关系的图。

参看图3，这是按照本发明构成的内表面螺纹管放大了的局部横剖面图。在本实施例中，传热铜管的外径（OD）为9.52mm，有效壁厚为0.30mm。在铜管的内表面上形成螺纹，即在内表面上构成60个间隔均匀并与管轴成18°螺旋角（β）的三角形螺脊。