专利名称：一种有内外扩展面的换热管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种单金属管式换热元件，具体的说，涉及一种适用于同一种 介质或对流换热系数比较接近的两种介质之间进行热交换的换热设备，如内燃 机的气冷气中冷器、水冷油的油冷器以及海水冷却淡水的淡水冷却器的一种有 内外扩展面的换热管。
背景技术：
单金属、双金属冷轧式肋片管已广泛应用于各种换热设备上，应用这种冷 轧肋片管的换热器与普通的换热器相比，具有热阻小、换热效率高的优点。其 采取的方式是外表面的肋片采用了各种扩展型式，通过增加外表面的散热面积 来提高换热效率。但是，目前使用的冷轧式肋片管的内壁通常是光滑的圆形截 面管，虽然具有制造简单、成本低的优点，由于这种换热管传热面积小，尤其 是对同一种介质或对流换热系数比较接近的两种介质之间进行热交换时，其内 外壁散热面积不匹配，限制了散热能力的进一步提高，其应用范围也受到了一 定的制约。
为了提高换热效率，人们对普通圆管进行了多种改进，如专利号为
200420109461.4的中国专利，公开了一种不连续错列内肋强化换热管，采用的 技术方案是管内壁面分布有不连续、沿轴向错列、与轴线平行的凸起内肋， 上述凸起内肋的横截面可以是方形、矩形、梯形、圆弧形或三角形，不连续凸 起内肋的高度为0. 05D-0. 2D，宽度为0. 05D-0. 5D，长度为0. 5D-2D。专利号为 03215133.0的中国专利，公开了一种空调换热管，其采用的技术方案为在管体 内壁上设置有截面为梯形的纵向沟槽。采用以上两种技术方案，由于增加了内 壁的散热面积，所以在一定范围内可以强化传热的效果，但是换热管的传热效 率并不是与内壁的散热面积成正比，当内壁的散热面积超出一定范围，换热管 的传热就会受到影响，也就是说，内、外壁散热面积不匹配限制了散热能力的 进一步提高，以上两种技术方案均没有解决该问题。
发明内容
本发明要解决的问题是针对以上技术问题，提供一种适用于同一种介质或 对流换热系数比较接近的两种介质之间进行热交换、换热效率高的一种有内外 扩展面的换热管。
为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是 一种有内外扩展面的换热 管，包括金属管，其特征是在金属管的外壁上冷轧有若干个外肋片，外肋片 与来流方向垂直的截面为梯形，金属管的内壁上设有若干个内肋片，内肋片与 来流方向垂直的截面为梯形。内肋片采用拉制工艺制成，梯形肋片的上底为肋 顶，下底为肋根，上底与下底之间的距离为肋高，相邻两个肋片的肋根之间的 距离为节距。
以下为内肋片的两种排列方式
内肋片为条状，内肋片与金属管的轴线平行。
内肋片在金属管的内壁上螺旋排列。
作为内肋片的一种优化方案，内肋片的数量为12-18。
内肋片的一种更优化方案，内肋片的内肋根宽度金属管的内周长=1: 24-36，内肋片的内肋高内肋片的内肋根宽度=2-3: 1，内肋片的内肋顶宽度 内肋片的内肋根宽度=0. 14-0. 17: 1。
外肋片的一种优化方案，金属管的外径外肋片的外肋根厚度外肋片的 节距=1: 0.06-0.07: 0.1-0.112，外肋片的外肋根厚度外肋片的外肋顶厚度
外肋片的外肋高=1: 0.14-0.17: 3.卜3.3。
外肋片的一种优化方案，外肋片的外圆周上设有轴向断口。
另一种优化方案，断口的数量为10-36个。
外肋片的一种具体优化方案，该断口呈V形，V形断口的夹角为30。。
另一种具体的优化方案，断口的深度外肋片的外肋高=0.5: 1。 本发明采取以上技术方案，具有以下优点金属管内扩展了散热面，增加 了结构的紧凑度，提高了换热效率，扩大了应用领域；内肋片采用拉制工艺制 作，外肋片均采用冷轧工艺制作，无切削，材料利用率高；内、外肋片采用本 发明的形状和结构，使内、外壁散热面积相互匹配，散热能力得到了进一步提高。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
附图1为本发明实施例中换热管的结构示意图； 附图2为附图1中A-A向的结构示意图。
具体实施例方式
l-金属管，2-内肋片，3-外肋片，4-断口
实施例l，图l为有内外扩展面的换热管的结构示意图。以柴油机气冷气中 冷器为例， 一种有内外扩展面的换热管，包括双面光洁的铝质金属管l，金属管 1内壁上拉制出12条与金属管1轴线平行设置的内肋片2，内肋片2在金属管1 的内圆周上均匀排列，内肋片2的径向剖面为梯形，内肋片2的上底为内肋顶， 下底为内肋根，上底与下底之间的距离为内肋高，内肋片2的内肋根宽度金 属管的内周长=1: 24，内肋片2的内肋高内肋片2的内肋根宽度=3: 1，内肋 片2的内肋顶宽度内肋片2的内肋根宽度=0. 155: 1，金属管l的内径为8mm， 内肋片2的内肋根宽度为1.05ram，内肋片2的内肋高为3. 15mm，内肋片2的内 肋顶宽度为0. 16mm，在金属管1的外壁用轧具冷轧出外肋片3，夕卜肋片3的外 圆周上具有16个轴向断口 4，该断口4呈V形，V形断口4的夹角为30。。
图2为图1中A-A向的结构示意图，图中内肋片2的线条未画出，外肋片3 的轴向剖面为梯形，外肋片3的上底为外肋顶，下底为外肋根，上底与下底之 间的距离为外肋高，外肋片与外肋片之间的距离为节距，金属管的外径外肋 片的外肋根厚度外肋片的节距=1: 0.06: 0.112，外肋片的外肋根厚度外肋 片的外肋顶厚度外肋片的外肋高二l: 0.17: 3.1，断口4的深度外肋片3的
外肋高=0.5: 1，金属管1的外径为16mm，外肋片3的外肋根厚度为0. 96mm，外 肋片与外肋片之间的节距为1. 79mm，外肋片3的外肋顶厚度为0. 16mm，外肋片 3的外肋高为3. Omm，断口 4深1. 5mm，每1米长度的换热管由559片外肋片组成。 使用以上换热管制成柴油机气冷气中冷器与目前的管片式中冷器比较，经 试验得知，在散热量基本相同条件下，前者的散热面积仅为后者的45%，前者
的传热系数为后者的2.379倍。
将双面光洁的铝管先拉制出所需的内肋片，经清洗和试压，将铝管用预制 的轧具冷轧出所需的外肋片，即可组装成所需的换热管。
实施例2，图l为有内外扩展面的换热管的结构示意图。以柴油机气冷气中 冷器为例， 一种有内外扩展面的换热管，包括双面光洁的铝质金属管l，金属管 1内壁上拉制出12条与金属管1轴线平行设置的内肋片2,内肋片2在金属管1 的内圆周上均匀排列，内肋片2的径向剖面为梯形，内肋片2的上底为内肋顶， 下底为内肋根，上底与下底之间的距离为内肋高，内肋片2的内肋根宽度金 属管的内周长=1: 24，内肋片2的内肋高内肋片2的内肋根宽度=2.5: 1，内 肋片2的内肋顶宽度内肋片2的内肋根宽度=0. 17: 1，金属管1的内径为8mm， 内肋片2的内肋根宽度为1.05min，内肋片2的内肋高为2. 63mm，内肋片2的内 肋顶宽度为0. 18mm，在金属管1的外壁用轧具冷轧出外肋片3，外肋片3的外 圆周上具有16个轴向断口4，该断口4呈V形，V形断口 4的夹角为30°。
图2为图1中A-A向的结构示意图，图中内肋片2的线条未画出，外肋片3 的轴向剖面为梯形，外肋片3的上底为外肋顶，下底为外肋根，上底与下底之 间的距离为外肋高，外肋片与外肋片之间的距离为节距，金属管的外径外肋 片的外肋根厚度外肋片的节距=1: 0.07: 0.106，外肋片的外肋根厚度外肋 片的外肋顶厚度外肋片的外肋高二l: 0.155: 3.2，断口 4的深度外肋片3 的外肋高=0.5: 1，金属管l的外径为16mm，外肋片3的外肋根厚度为1. 12mm， 外肋片与外肋片之间的节距为1. 70mm，外肋片3的外肋顶厚度为0. 17mm，外肋 片3的外肋高为3. 6mm，断口 4深1. 8mm,每1米长度的换热管由588片外肋片 组成。
使用以上换热管制成柴油机气冷气中冷器与目前的管片式中冷器比较，经 试验得知，在散热量基本相同条件下，前者的散热面积仅为后者的46%，前者 的传热系数为后者的2.31倍。
将双面光洁的铝管先拉制出所需的内肋片，经清洗和试压，将铝管用预制 的轧具冷轧出所需的外肋片，即可组装成所需的换热管。
实施例3，图1为有内外扩展面的换热管的结构示意图。以柴油机气冷气中 冷器为例， 一种有内外扩展面的换热管，包括双面光洁的铝质金属管l，金属管 1内壁上拉制出12条与金属管1轴线平行设置的内肋片2，内肋片2在金属管1 的内圆周上均匀排列，内肋片2的径向剖面为梯形，内肋片2的上底为内肋顶， 下底为内肋根，上底与下底之间的距离为内肋高，内肋片2的内肋根宽度金 属管的内周长=1: 24,内肋片2的内肋高内肋片2的内肋根宽度=2: 1，内肋 片2的内肋顶宽度内肋片2的内肋根宽度=0. 14: 1，金属管l的内径为8mm， 内肋片2的内肋根宽度为1.05mm，内肋片2的内肋高为2. 10mm，内肋片2的内 肋顶宽度为0. 15mm，在金属管1的外壁用轧具冷轧出外肋片3，外肋片3的外 圆周上具有16个轴向断口4，该断口4呈V形，V形断口 4的夹角为30°。
图2为图1中A-A向的结构示意图，图中内肋片2的线条未画出，外肋片3 的轴向剖面为梯形，外肋片3的上底为外肋顶，下底为外肋根，上底与下底之 间的距离为外肋高，外肋片与外肋片之间的距离为节距，金属管的外径外肋 片的外肋根厚度外肋片的节距=1: 0.065: 0.1，外肋片的外肋根厚度外肋 片的外肋顶厚度外肋片的外肋高=1: 0.14: 3.3，断口4的深度外肋片3的 外肋高=0. 5: 1，金属管1的外径为16醒，外肋片3的外肋根厚度为1. 12mm，外 肋片与外肋片之间的节距为1.70mm，外肋片3的外肋顶厚度为0. 17腿，外肋片 3的外肋高为3. 6mm，断口 4深1. 8mm，每1米长度的换热管由588片外肋片组成。
使用以上换热管制成柴油机气冷气中冷器与目前的管片式中冷器比较，经 试验得知，在散热量基本相同条件下，前者的散热面积仅为后者的44%，前者 的传热系数为后者的2. 179倍。
将双面光洁的铝管先拉制出所需的内肋片，经清洗和试压，将铝管用预制 的轧具冷轧出所需的外肋片，即可组装成所需的换热管。
实施例4，为实施例1的一种变化，与实施例1技术方案的不同点是在金属 管1内壁上拉制出12条呈螺旋排列设置的内肋片2，其余的技术方案与实施例 l相同。
使用以上换热管制成柴油机气冷气中冷器与目前的管片式中冷器比较，经 试验得知，在散热量基本相同条件下，前者的散热面积仅为后者的48%，前者 的传热系数为后者的2.132倍。
将双面光洁的铝管先拉制出所需的内肋片，经清洗和试压，将铝管用预制 的轧具冷轧出所需的外肋片，即可组装成所需的换热管。
实施例5，为实施例2的一种变化，与.实施例1技术方案的不同点是在金属 管1内壁上拉制出12条呈螺旋排列设置的内肋片2，其余的技术方案与实施例 2相同。
使用以上换热管制成柴油机气冷气中冷器与目前的管片式中冷器比较，经 试验得知，在散热量基本相同条件下，前者的散热面积仅为后者的48%，前者 的传热系数为后者的1.985倍。
将双面光洁的铝管先拉制出所需的内肋片，经清洗和试压，将铝管用预制 的轧具冷轧出所需的外肋片，即可组装成所需的换热管。
实施例6，为实施例3的一种变化，与实施例1技术方案的不同点是在金属 管1内壁上拉制出12条呈螺旋排列设置的内肋片2，其余的技术方案与实施例 3相同。
使用以上换热管制成柴油机气冷气中冷器与目前的管片式中冷器比较，经 试验得知，在散热量基本相同条件下，前者的散热面积仅为后者的48%，前者 的传热系数为后者的1.922倍。
将双面光洁的铝管先拉制出所需的内肋片，经清洗和试压，将铝管用预制 的轧具冷轧出所需的外肋片，即可组装成所需的换热管。
以上实施例中，金属管内壁上拉制出的内肋片的条数还可以为除12以外的 其它条数，外肋片的外圆周上的轴向断口的数量还可以为除16以外的其它数量， 内肋片和外肋片各部分的长度比还可以是除以上实施例公开的比例之外的其它 比例。
以上实施例仅仅是本发明的6个具体的实施方式，根据本发明的技术方案， 本领域的技术人员不经过创造性的劳动就可以进行等同的变化因而获得其它的 技术方案，这些变化的技术方案仍在本发明的保护范围之内，例如将两个金属
管套装在一起，内部的金属管为可以拉制出内肋片，外部的金属管在外壁上用 轧具冷轧出外肋片。
权利要求
1、一种有内外扩展面的换热管，包括金属管(1)，其特征是在金属管(1)的外壁上冷轧有若干个外肋片(3)，外肋片(3)与来流方向垂直的截面为梯形，金属管(1)的内壁上设有若干个内肋片(2)，内肋片(2)与来流方向垂直的截面为梯形。
2、 如权利要求1所述的一种有内外扩展面的换热管，其特征是内肋片(2) 为条状，内肋片(2)与金属管(1)的轴线平行。
3、 如权利要求1所述的一种有内外扩展面的换热管，其特征是内肋片(2)在金属管(1)的内壁上螺旋排列。
4、 如权利要求2或3所述的一种有内外扩展面的换热管，其特征是内肋 片(2)的数量为12-18。 .
5、 如权利要求4所述的一种有内外扩展面的换热管，其特征是内肋片(2) 的内肋根宽度金属管(1)的内周长=1: 24-36，内肋片(2)的内肋高内肋 片(2)的内肋根宽度=2-3: 1，内肋片(2)的内肋顶宽度内肋片(2)的内 肋根宽度=0. 14-0. 17: 1。
6、 如权利要求5所述的一种有内外扩展面的换热管，其特征是金属管(l) 的外径外肋片(3)的外肋根厚度外肋片(3)的节距=1: 0. 06-0. 07: 0. 1-0. 112，外肋片(3)的外肋根厚度外肋片(3)的外肋顶厚度外肋片(3)的外肋高 =1: 0.14-0.17: 3.1-3.3。
7、 如权利要求l、 2、 3、 5、 6其中之一所述的一种有内外扩展面的换热管， 其特征是外肋片(3)的外圆周上设有轴向断口 (4)。
8、 如权利要求7所述的一种有内外扩展面的换热管，其特征是断口 (4) 的数量为10-36个。
9、 如权利要求8所述的一种有内外扩展面的换热管，其特征是断口 (4) 呈V形，V形断口 (4)的夹角为30°。
10、 如权利要求8或9所述的一种有内外扩展面的换热管，其特征是断口 (4)的深度外肋片(3)的外肋高=0.5: 1。
全文摘要
本发明涉及一种有内外扩展面的换热管，包括金属管，在金属管的外壁上冷轧有若干个外肋片，与来流方向垂直的外肋片的截面为梯形，金属管的内壁上设有若干个内肋片，与来流方向垂直的内肋片的截面为梯形。内肋片采用拉制工艺制成，梯形肋片的上底为肋顶，下底为肋根，上底与下底之间的距离为肋高，相邻两个肋片的肋根之间的距离为节距，金属管内扩展了散热面，增加了结构的紧凑度，提高了换热效率，扩大了应用领域；内肋片采用拉制工艺制作，外肋片均采用冷轧工艺制作，无切削，材料利用率高；内、外肋片采用本发明的形状和结构，使内、外壁散热面积相互匹配，散热能力得到了进一步提高。
文档编号F28F1/42GK101382401SQ200810138970
公开日2009年3月11日 申请日期2008年8月18日 优先权日2008年8月18日
发明者万德玉, 霞 孙, 孙世华, 梅 李, 李玉珍, 陆国栋, 陆家祥 申请人:青州飞达动力机械有限公司