翅間槽2的頂部方向延伸，同時(shí)在水平方向上向所在翅間槽2的中部靠攏。進(jìn)一步的，空心臺結(jié)構(gòu)6的高度Hr (即上述Hl)與翅間槽2的高度H比滿足如下關(guān)系Hr/H ^ 0.2，此時(shí)翅間槽2的高度即為外翅片I的高度或者翅間槽2的頂部的開口 4(相鄰?fù)獬崞琁的橫向延伸部8相對延伸形成的間隙)的中心點(diǎn)到翅間槽2的底部21的距離(當(dāng)翅間槽2頂部具有延伸材料的頂部覆蓋時(shí))。
[0035]圖5是本發(fā)明的第二具體實(shí)施例的管主體5的外表面上的腔體結(jié)構(gòu)立體示意圖，如圖5所示，空心臺結(jié)構(gòu)6為火山形狀，在生產(chǎn)實(shí)踐中，因材料擠壓成型的關(guān)系，頂部的開口62的邊緣可能不完全成型，此時(shí)空心臺結(jié)構(gòu)6的形狀類似于火山，空心臺結(jié)構(gòu)6的頂部的開口 62形狀類似于火山口，具有向下向外延伸的鋸齒狀邊緣；當(dāng)空心臺結(jié)構(gòu)6為火山形狀時(shí)，凸緣7的形狀類似于花瓣的邊緣；其他特征與圖4所示的實(shí)施例相同。
[0036]圖6是本發(fā)明的空心臺結(jié)構(gòu)6的第三具體實(shí)施例的立體示意圖，如圖6所示，空心臺結(jié)構(gòu)6還可以為缺頂?shù)目招奶菪卫馀_形狀，此時(shí)開口 62的形狀為矩形。
[0037]圖7是本發(fā)明的空心臺結(jié)構(gòu)6的第四具體實(shí)施例的立體示意圖，如圖7所示，空心臺結(jié)構(gòu)6還可以為缺頂?shù)目招膱A錐臺形狀，此時(shí)開口 62的形狀為圓形。另外，空心臺結(jié)構(gòu)6還可以為缺頂?shù)目招娜清F臺形狀，此時(shí)開口 62的形狀為三角形。
[0038]本發(fā)明在管主體5的內(nèi)表面同時(shí)可利用芯頭加工出內(nèi)螺紋(未示出)，以強(qiáng)化管內(nèi)的換熱系數(shù)，內(nèi)螺紋的高度越高，螺紋頭數(shù)越多，其管內(nèi)換熱強(qiáng)化也越強(qiáng)，但同時(shí)會增加管內(nèi)流體的阻力。因此上述第一具體實(shí)施例中，內(nèi)螺紋的高度均為0.36_，與軸線的角度C為46度，螺紋頭數(shù)為38頭。這些內(nèi)螺紋可減薄流體傳熱邊界層的厚度，因此可提高對流換熱系數(shù)，進(jìn)一步增加總體換熱系數(shù)。
[0039]本發(fā)明在換熱器中的工作過程如下:
[0040]如圖8所示，將本發(fā)明的管主體5固定在換熱器9 (蒸發(fā)器)的管板10上，載冷劑(如水)從水室11入口 12流經(jīng)管主體5內(nèi)，與外部制冷劑換熱，再從水室11出口 13流出；制冷劑從入口 14進(jìn)入換熱器9并浸沒管主體5，在管外壁的加熱下蒸發(fā)，成為氣體后從出口15流出換熱器9，由于制冷劑蒸發(fā)吸熱，管內(nèi)的載冷劑被冷卻。由于前述的管主體5的外壁構(gòu)造有利于強(qiáng)化制冷劑的泡核沸騰，從而有效提高了蒸發(fā)換熱系數(shù)。
[0041]而在管主體5內(nèi)壁，內(nèi)螺紋構(gòu)造可有效提高管內(nèi)換熱系數(shù)，從而整體換熱系數(shù)得到提高，也增大了換熱器9的性能和降低金屬耗量。
[0042]請參見圖9，對根據(jù)本發(fā)明制作的帶空心腔體的蒸發(fā)傳熱管的沸騰傳熱性能進(jìn)行了測試。測試的帶空心腔體的蒸發(fā)傳熱管根據(jù)本發(fā)明的第一具體實(shí)施例制作，該管主體5上的外翅片I為螺旋翅片，管主體5加上外翅片I的外徑為18.89mm，翅間槽2的高度H為0.62mm，寬度W為0.522mm ;所述空心臺結(jié)構(gòu)6為缺頂?shù)慕鹱炙螤?，?cè)壁61的4個(gè)相互連接的表面在連接處相交形成4個(gè)尖銳轉(zhuǎn)角，所述尖銳轉(zhuǎn)角的曲率半徑是0.005mm，側(cè)壁61的內(nèi)表面和側(cè)壁的外表面在開口 62處形成凸緣7，凸緣7為尖銳轉(zhuǎn)角，所述尖銳轉(zhuǎn)角的曲率半徑是0.005_。所述空心臺結(jié)構(gòu)6的高度Hl為0.2mm,寬度Wl為0.522mm ;內(nèi)螺紋為梯形內(nèi)螺紋，高度h為0.36mm，間距為1.14mm，與軸線的角度C為46度，螺紋頭數(shù)為38頭。作為對比的熱交換管的翅間槽2底部沒有進(jìn)行空心臺結(jié)構(gòu)加工。圖9所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果給出了按本發(fā)明制作的帶空心腔體的蒸發(fā)傳熱管以及按現(xiàn)有技術(shù)制作的蒸發(fā)傳熱管的單管試驗(yàn)管外沸騰換熱系數(shù)之間的比較，實(shí)驗(yàn)條件為:制冷劑R134a、飽和溫度14.4°C，管主體5內(nèi)水流速1.6m/s，圖中橫坐標(biāo)為熱流密度(W/m2)，縱坐標(biāo)為總傳熱系數(shù)(W/m2K)，圖中的實(shí)心方塊表示根據(jù)本發(fā)明所得到的帶空心腔體的蒸發(fā)傳熱管，而實(shí)心三角框表示現(xiàn)有技術(shù)中的蒸發(fā)傳熱管。從中可以看到，按本發(fā)明制作的帶空心腔體的蒸發(fā)傳熱管由于增設(shè)了空心臺結(jié)構(gòu)6，其傳熱性能與現(xiàn)有技術(shù)相比有了顯著的提高。
[0043]通常，增大表面粗糙度可使核態(tài)沸騰狀態(tài)的熱流密度有很大的增加。因?yàn)榇植诒砻鎿碛写罅靠刹东@蒸汽的洞穴，它們?yōu)闅馀莸纳L提供了更多和更大的成核場所。在氣泡生長期間，沿在翅間槽2內(nèi)壁形成薄液膜，薄液膜迅速蒸發(fā)而產(chǎn)生大量蒸汽。本發(fā)明通過在翅間槽2的底部21加工出空心臺結(jié)構(gòu)6，對于蒸發(fā)換熱主要有以下優(yōu)點(diǎn):
[0044]I)可以增加翅間槽2的底部21的粗糙度和增加表面積；
[0045]2)空心臺結(jié)構(gòu)6形成的尖銳轉(zhuǎn)角可減小孔腔內(nèi)部液膜的厚度，進(jìn)一部強(qiáng)化局部的液膜沸騰，經(jīng)過對比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)尖銳轉(zhuǎn)角的曲率半徑小于0.0lmm時(shí)，換熱效果增加5%以上，較為明顯；
[0046]3)空心臺結(jié)構(gòu)6在腔體內(nèi)形成縫隙的結(jié)構(gòu)有利于增加翅間槽2中泡核沸騰的核心，從而配合強(qiáng)化整個(gè)腔體的沸騰換熱。
[0047]綜上，本發(fā)明的帶空心腔體的蒸發(fā)傳熱管設(shè)計(jì)巧妙，結(jié)構(gòu)簡潔，使得管外表面與管外液體之間的沸騰系數(shù)得到顯著提高、沸騰換熱得到顯著強(qiáng)化，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。
[0048]在此說明書中，本發(fā)明已參照其特定的實(shí)施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修改和變換而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，說明書和附圖應(yīng)被認(rèn)為是說明性的而非限制性的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種帶空心腔體的蒸發(fā)傳熱管，包括管主體，所述管主體的外表面上間隔設(shè)置有外翅片，彼此相鄰的外翅片之間形成翅間槽，其特征在于，所述的帶空心腔體的蒸發(fā)傳熱管還包括至少一個(gè)空心臺結(jié)構(gòu)，所述空心臺結(jié)構(gòu)位于所述翅間槽的底部，所述空心臺結(jié)構(gòu)的四周具有側(cè)壁環(huán)繞，所述空心臺結(jié)構(gòu)的頂部具有開口，所述側(cè)壁從所述的翅間槽的底部向上向內(nèi)延伸從而所述開口的面積小于所述空心臺結(jié)構(gòu)的底部的面積，所述側(cè)壁的內(nèi)表面和所述側(cè)壁的外表面在所述開口處相交形成凸緣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶空心腔體的蒸發(fā)傳熱管，其特征在于，所述凸緣為尖銳轉(zhuǎn)角，所述尖銳轉(zhuǎn)角的曲率半徑是O到0.01mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶空心腔體的蒸發(fā)傳熱管，其特征在于，所述側(cè)壁由至少2個(gè)相互連接的表面形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶空心腔體的蒸發(fā)傳熱管，其特征在于，相互連接的兩個(gè)表面在連接處相交形成尖銳轉(zhuǎn)角，所述尖銳轉(zhuǎn)角的曲率半徑是O到0.01mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶空心腔體的蒸發(fā)傳熱管，其特征在于，所述空心臺結(jié)構(gòu)為空心金字塔臺形狀、空心梯形棱臺形狀、空心三角錐臺形狀、空心火山形狀或空心圓錐臺形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶空心腔體的蒸發(fā)傳熱管，其特征在于，所述開口的形狀為圓形、橢圓形、多邊形或火山口形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶空心腔體的蒸發(fā)傳熱管，其特征在于，所述空心臺結(jié)構(gòu)的高度為 0.08mm ?0.30mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶空心腔體的蒸發(fā)傳熱管，其特征在于，所述空心臺結(jié)構(gòu)的高度Hr與所述翅間槽的高度H滿足下列關(guān)系:Hr/H多0.2。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶空心腔體的蒸發(fā)傳熱管，其特征在于，部分所述側(cè)壁從所述底部的靠近所述翅間槽的側(cè)壁的邊緣延伸。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶空心腔體的蒸發(fā)傳熱管，其特征在于，所述外翅片在所述管主體的外表面上沿所述管主體的周向螺旋狀延伸分布或彼此平行分布，所述翅間槽沿所述管主體的周向形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶空心腔體的蒸發(fā)傳熱管，其特征在于，所述外翅片具有橫向延伸部，所述橫向延伸部由所述外翅片的頂部橫向延伸形成。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶空心腔體的蒸發(fā)傳熱管，其特征在于，所述管主體的內(nèi)表面設(shè)置有內(nèi)螺紋。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種帶空心腔體的蒸發(fā)傳熱管，包括管主體和至少一個(gè)空心臺結(jié)構(gòu)，管主體的外表面上間隔設(shè)置有外翅片，彼此相鄰的外翅片之間形成翅間槽，空心臺結(jié)構(gòu)位于翅間槽的底部，四周具有側(cè)壁環(huán)繞，頂部具有開口，側(cè)壁從翅間槽的底部向上向內(nèi)延伸從而開口的面積小于空心臺結(jié)構(gòu)的底部的面積，側(cè)壁的內(nèi)表面和外表面在開口處相交形成凸緣。較佳地，凸緣為尖銳轉(zhuǎn)角，曲率半徑是0到0.01mm，側(cè)壁由至少2個(gè)相互連接的表面形成?？招呐_結(jié)構(gòu)為空心金字塔臺形狀、空心火山形狀或空心圓錐臺形狀。高度Hr與翅間槽的高度H滿足下列關(guān)系：Hr/H≥0.2。本發(fā)明設(shè)計(jì)巧妙，結(jié)構(gòu)簡潔，使得管外表面與管外液體之間的沸騰系數(shù)得到顯著提高、沸騰換熱得到顯著強(qiáng)化，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。
【IPC分類】F28F1-42
【公開號】CN104870926
【申請?zhí)枴緾N201380051729
【發(fā)明人】安德烈亞斯·比尤特勒, 安德烈亞斯·施維塔拉, 曹建英, 羅忠
【申請人】威蘭德-沃克公開股份有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2013年11月6日
【公告號】CN102980432A, EP2917674A1, US20150241140, WO2014072046A1