换热器、三维内翅片换热管及其制造设备和制造方法与流程

本申请涉及换热设备，尤其涉及一种换热器、三维内翅片换热管及其制造设备和制造方法。

背景技术：

1、在传热技术领域，为了提高换热管的换热系数，通常将换热管的内表面设计为凹凸不平的结构，例如，在管的内表面形成螺旋沟槽和肋条，以诱导流体发生扰动，增加流体的湍流度，使得流体的边界层尽早进入湍流状态，提高流体与壁面之间的换热系数。

2、上述的沟槽及肋条是连续延伸的，因此业内称之为二维粗糙元。这种二维强化换热管件是市场的主流产品，一般称为内螺纹管。其加工方法是在管内放置具有表面沟槽的衬芯，然后通过管外挤压的方式，使之换热管的内表面生成沟槽及肋。后来，国内技术人员开发了新型的内翅片管——三维内翅片管。三维内翅管的翅片与传统内螺纹管中连续延伸的沟槽及肋不同，其内表面的翅片相互之间离散，非连续分布，从而构成三维立体结构，并具有较高的肋片高度，因此其肋化比高于目前所有其他类型的内螺纹换热管。三维内翅片管的表面换热系数可达光管的1.5-5倍。在热交换领域此管型换热管得到广泛应用。

3、三维内翅片管的加工方法如中国专利cn1038360c、中国专利cn202824695u以及中国专利cn105562829a等，这些专利文献所公开的技术均是采用专用刀头和夹具在专用机床上对圆管内壁实施反复的旋转、深刻切加工，构成三维内翅片管。

4、优化三维内翅片管的结构设计以及制造方法，从而进一步提升其换热性能，是领域内一致关注的课题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提出一种换热器、三维内翅片换热管及其制造设备和制造方法。

2、第一方面，提出了一种三维内翅片换热管，在所述换热管的内表面上一体地形成有：

3、多个高翅片组，所述多个高翅片组沿着所述换热管的长度方向隔开排列，每个所述高翅片组包括在所述换热管的周向上隔开排列的多个高翅片，

4、多个低翅片组，所述多个低翅片组沿着所述换热管的长度方向隔开排列，每个所述低翅片组包括在所述换热管的周向上隔开排列、且比所述高翅片的高度低的多个低翅片；

5、其中，所述高翅片的高度大于所述低翅片的高度，且任一所述高翅片和任一所述低翅片彼此隔开。

6、在一些可能的实施方式中，所述多个高翅片组与所述多个低翅片组沿着所述换热管的长度方向交替排列；

7、对于任意相邻的一个高翅片组和一个低翅片组，当沿所述换热管的长度方向观察时，高翅片和低翅片在周向上交替排列。

8、第二方面，提出了一种换热器，包括如第一方面所述的换热管。

9、第三方面，提出了一种制造如第一方面所述换热管的设备，包括：

10、支撑芯杆，其沿前后方向延伸；

11、移动套管，其以能够沿所述前后方向往复移动的方式套设在所述支撑芯杆上；

12、刀架，其固定至所述支撑芯杆的前端部，并具有在所述支撑芯杆的外围沿周向隔开排列的多个导移通孔，所述导移通孔以越朝向前侧则越远离所述支撑芯杆的方式倾斜延伸，且每个所述导移通孔相对于所述前后方向的倾斜角度相同；

13、多个刀杆，分别可活动地插设在所述多个导移通孔中，且每个所述刀杆的后端部经由连接构件连接到所述移动套管；所述多个刀杆包括在周向上交替排列的多个长刀杆和多个短刀杆；

14、多个刀头，分别安装在所述多个导杆的前端部；其中，所述多个长刀杆上的刀头位于第一圆周上，所述多个短刀杆上的刀头位于第二圆周上，所述第二圆周同轴地位于所述第一圆周的后侧及内周侧；

15、驱动件，其驱动所述移动套管在所述支撑芯杆上往复移动。

16、在一些可能的实施方式中，所述长刀杆上的刀头的宽度小于所述短刀杆上的刀头的宽度。

17、第四方面，提出了一种制造如第一方面所述换热管的设备，包括：

18、支撑芯杆，其沿前后方向延伸；

19、移动套管，其以能够沿所述前后方向往复移动的方式套设在所述支撑芯杆上；

20、刀架，其固定至所述支撑芯杆的前端部，并具有在所述支撑芯杆的外围沿周向隔开排列的多个导移通孔，所述导移通孔以越朝向前侧则越远离所述支撑芯杆的方式倾斜延伸；所述多个导移通孔包括在周向上交替排列的多个第一导移通孔和多个第二导移通孔，所述第一导移通孔相对于所述前后方向的倾斜角度小于所述第二导移通相对于所述前后方向的倾斜角度；

21、多个刀杆，分别可活动地插设在所述多个导移通孔中，且每个所述刀杆的后端部经由连接构件连接到所述移动套管；

22、多个刀头，分别设置在所述多个导杆的前端部；

23、驱动件，其驱动所述移动套管在所述支撑芯杆上往复移动。

24、在一些可能的实施方式中，所述第二导移通孔对应的刀头的宽度小于所述第一导移通孔对应的刀头的宽度。

25、在一些可能的实施方式中，还包括：

26、定位键，其固定在所述支撑芯杆上；

27、键槽，其形成于所述移动套管上，以允许沿所述前后方向移动但阻止周向旋转的方式接收所述定位键，并且所述键槽通过在所述前后方向上阻挡所述定位键的方式限制所述支撑芯杆沿所述前后方向的移动范围。

28、第五方面，提出了一种制造如第一方面所述换热管的方法，借助如第三方面或第四方面所述的设备进行，在所述刀架位于管坯内部的情况下，所述方法包括：

29、s1，控制所述移动套管向前移动，并由此使得所述刀头以向前倾斜移动的方式切入所述管坯的内壁，得到内翅片；

30、s2，使所述活动套管向后移动，由此带动所述刀头缩回而脱离所述管坯的内壁；

31、s3，使所述管坯前移设定距离后，返回步骤s1。

32、在一些可能的实施方式中，所述方法借助如权利要求4或5所述的设备进行，在步骤s1之前，还包括：

33、确定待制造的换热管中高翅片的高度y1和低翅片的高度y2；

34、根据y1和y2以及关系式确定所述设备中长刀杆的长度l1和短刀杆的长度l2；其中，θ为所述导移通孔相对于所述前后方向的倾斜角度；

35、按照l1和l2构造所述设备。

36、根据本申请提供的换热管，采用高低翅片组合的内表面。由于翅片的高度、宽度对背风面产生的涡具有重要影响，在高、低翅片背风面产生不同旋转速度和不同的旋转涡轴心位置的涡，从而形成一系列性能相异的旋转涡组成的涡流系统。各种旋转涡相互影响，相互补充从而构成复杂的流场分布，即破坏了边界层，又可以将主流的动量携带进入换热面附近流体，这些均有利于壁面与流体的对流换热。

技术特征：

1.一种三维内翅片换热管，其特征在于，在所述换热管的内表面上一体地形成有：

2.根据权利要求1所述的换热管，其特征在于，所述多个高翅片组与所述多个低翅片组沿着所述换热管的长度方向交替排列；

3.一种换热器，其特征在于，包括如权利要求1或2所述的换热管。

4.一种制造如权利要求1或2所述换热管的设备，其特征在于，包括：

5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述长刀杆上的刀头的宽度小于所述短刀杆上的刀头的宽度。

6.一种制造如权利要求1或2所述换热管的设备，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述第二导移通孔对应的刀头的宽度小于所述第一导移通孔对应的刀头的宽度。

8.根据权利要求4至7中任一项所述的设备，其特征在于，还包括：

9.一种制造如权利要求1至4中任一项所述换热管的方法，借助如权利要求5至9中任一项所述的设备进行，其特征在于，在所述刀架位于管坯内部的情况下，所述方法包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法借助如权利要求4或5所述的设备进行，在步骤s1之前，还包括：

技术总结本申请涉及换热设备技术领域，尤其涉及一种换热器、三维内翅片换热管及其制造设备和制造方法。三维内翅片换热管的内表面上一体地形成有：多个高翅片组，多个高翅片组沿着换热管的长度方向隔开排列，每个高翅片组包括在换热管的周向上隔开排列的多个高翅片；多个低翅片组，多个低翅片组沿着换热管的长度方向隔开排列，每个低翅片组包括在换热管的周向上隔开排列、且比高翅片的高度低的多个低翅片；其中，高翅片的高度大于低翅片的高度，且任一高翅片和任一低翅片彼此隔开。技术研发人员：李小利,李玉海,王斌,马青川,陈焕倬,张俊峰,何璇,宇健,蔡志远,林俊庆受保护的技术使用者：山东恒辉节能技术集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/11