一种无缝传热铜管的制作方法

本实用新型涉及一种传热管技术领域，尤其是一种无缝传热铜管。

背景技术：

空调如今几乎是居民必备的一款家用电器。冷凝器是空调内的一个重要组件，由于铜的导热性能好，活跃度低，不会与管内的气液体发生化学反应，现有的空调内常采用铜管制成的光管或者内螺纹管用于热交换的。因为铜管的韧性高，硬度低容易变形，所以常在铜管外套设铝制的散热片，散热片与铜管的径向截面平行，为了方便铜管套设进散热片内，散热片的内孔尺寸略大于铜管外径。通过挤件让铜管胀管，从而使铜管外壁与散热片的内孔均匀且紧密贴合，保证冷凝器等散热功率较高。铜管制成的光管内部光滑，传热面积较小从而导致传热效率较低；内螺纹管的管内设有螺旋状的直齿或内齿，有些螺纹齿形的加工制造存在困难，虽然传热面积较大，但是在胀管过程中螺纹齿容易发生变形，而使传热效率降低，甚至有可能会增大传热热阻。

例如，在中国专利文献上公开的“一种内螺纹传热管”，其公告号为CN100365370C，授权公告日2008年1月30日，公开了一种内螺纹传热管，其内表面上有螺旋齿，螺旋齿的横截面为Y字形，相邻的两齿之间有一开口空腔。齿的两侧壁的高度相等或不相等。相邻两齿间空腔的最大宽度大于空腔口的宽度。其不足之处在于：Y字形的齿叶会不利于同增加冷媒气液混合物在铜管内的流通阻力，铜管内部的气液流动均匀，扰动小，热交换能力弱，不利于铜管内外热传递；Y字形的齿叶在胀管过程中，易向下弯曲，不利于铜管膨胀贴合在散热片内，影响传热效率。

技术实现要素：

本实用新型要解决现有技术中的传热铜管内的螺纹对于冷凝介质的阻力大，胀管后传热效率会降低的不足，提供了一种能够在胀管后提供更大的传热面积，提高热交换效率的无缝传热铜管。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案。

一种无缝传热铜管，包括铜管本体，铜管本体内壁设有呈螺旋状分布的齿形肋，齿形肋包括径向截面为矩形的齿肋基座和设在齿肋基座上方与齿肋基座一体的传热顶部；齿肋基座的两侧面通过圆弧状的过渡面连接在铜管内壁，部分齿形肋上的传热顶部的径向截面为矩形且一侧面与齿肋基座的侧面共面，矩形的传热顶部的另一侧面设有凹槽，从而形成齿肋A和齿肋C；部分齿形肋的传热顶部径向截面为直角梯形，与齿肋基座形成齿肋B。

由于受到螺旋状的齿形肋的导流作用，冷凝介质边旋转边进入铜管本体，且在离心力的作用下往铜管表面靠近，可以使冷凝介质混合均匀，与铜管本体的接触密度大，方便与铜管完成热交换。齿肋的形状不同，可以为铜管本体内的冷凝介质提供不同的扰流速度，不同速度的冷凝介质相互追尾，从而使冷凝介质相互干扰融合而加强冷凝介质周向的扰动，进而增强铜管本体内壁与中间部位介质的紊流作用，促使不同部位介质之间快速实现热量均衡，提高铜管本体内不同部位的热交换速率。当铜管通过胀管工艺使铜管的外表面贴合散热片内孔时，挤件在进入时对齿形肋产生沿齿形肋的侧面产生向下的压力从而完成胀管，同时由于齿形肋受到了挤件的压力会产生变形。胀管时，齿肋A和齿肋C的传热顶部由于具有凹槽的存在，凹槽对应的位置上由于厚度小于传热顶部其他位置的厚度，会优先变形，传热顶部变形后产生一定的倾斜角，避免齿形肋被压扁，增加了传热面积从而可以在胀管后提高传热效率。齿肋B的传热顶部为直角梯形，由于齿肋基座和传热顶部是一体结构，传热顶部的顶角受到挤件的压力，胀管时，压力与齿形肋的竖直轴线存在夹角会优先变形，传热顶部变形后产生一定的倾斜角，在胀管后增加了铜管的传热面积从而可以提高传热效率。

作为优选，齿肋A的传热顶部侧面上的凹槽设在齿肋A的传热底部与齿肋基座贴合形成的夹角内。胀管时，由于凹槽底部厚度较薄会先于传热顶部的其他位置发生弯曲变形，传热顶部向凹槽所在的一侧弯曲，胀管后铜管内部的传热面积改变不大，从而保持铜管的传热效率。

作为优选，齿肋B的传热顶部设在齿肋基座的中间位置，传热顶部径向截面的斜边与长底边的夹角γ在45度到75度之间。可以确保齿肋B传热顶部的顶角在铜管径向上受到的作用力大于切向上的作用力，从而使沿齿形肋侧面向下的力足够让铜管完成胀管，同时防止只在传热顶部的顶角发生形变使齿形肋的形变过度，防止产生弯角而影响冷凝介质在铜管内的流动，降低传热效率。

作为优选，齿肋C的传热顶部侧面上的凹槽的横向截面为内凹的圆弧形，凹槽的宽度与传热顶部的高度相等。胀管时，凹槽所在的传热顶部的中间厚度最薄，最易变形，且由于是圆弧状的凹槽，弯曲变形较圆滑，齿形肋整体的变形不明显，与齿肋A的截面形状不同，扰流能力也不同，从而在铜管内部周向形成不同流速的冷凝介质流，是冷凝介质间不断混合追尾从而增强铜管传热能力。

作为优选，齿肋A、齿肋B和齿肋C彼此的齿肋单元沿铜管本体的圆周有序间隔排列。齿肋A、齿肋B和齿肋C有序间隔的排列在铜管本体的圆周面上，相邻齿肋的形状各不相同，增强了铜管的内部扰流能力，进而增强铜管的传热效率。

作为优选，过渡面中间位置的切线与齿肋基座中线的夹角α在30度到55度之间。传热顶部受到挤件的作用力，部分作用力转化为横向的作用力使传热顶端发生变形，其余的作用力沿传热顶部的侧面向下使铜管发生膨胀，夹角α在30度到55度之间可以确保在过渡面的作用下铜管本体在径向和切向上受到的作用力接近，从而使胀管过程中铜管的膨胀可靠均匀，提高传热效率。

作为优选，传热顶部的高度为对应传热顶部的厚度1.1到1.4倍之间，传热顶部的厚度在齿肋基座厚度的1/2到2/3之间。传热顶部的厚度大于齿肋基座的厚度的一半，增加传热顶部的强度，使在挤件进入铜管时，传热顶部不会轻易弯曲而使齿形肋能传递足够的压力完成胀管。传热顶部的高度大于其厚度可以保证传热顶部的抗弯能力弱于抗压能力，能优先发生弯曲变形而不是挤压变形，从而在挤件过程中能增大传热面积，提高传热效率。

作为优选，齿形肋与铜管本体的轴线夹角β为15度到30度之间。β角度过小时扰流效果不佳，冷凝介质在铜管内的流速过快，散热不完全；β角度过大时冷凝介质流动的阻力过大，产生额外的做功进而会使传热管的传热效率降低，影响传热，15度到30度可以在阻力不大的同时保证铜管的扰流作用。

作为优选，齿形肋上独立间隔地设有与铜管本体轴线平行的轴向凹槽，轴向凹槽的深度在所在齿形肋齿顶高的1/2到3/4之间。可以在保证齿形肋导流作用的同时帮助冷凝介质完成跨齿肋的流动，方便内部热量交换的进行；同时轴向凹槽可以在胀管时为铜管内齿形肋的弯曲变形提供空间，防止齿形肋在长度方向发生扭曲而影响齿形肋的导流性能。

作为优选，齿形肋上的边角设有过渡圆角。在空调运行时，制冷剂中溶有冷冻油，将齿形肋上的角都制成圆角可以避免棱角形的齿形肋刺破液膜及油膜，致使冷冻油积存在棱角形的凹槽里而不易被顶部的冷冻油或制冷剂带出，防止增加传热热阻。

本实用新型的有益之处在于：

由于受到齿形肋的导流作用，冷凝介质边旋转边进入铜管，且在离心力的作用下往铜管表面靠近，可以使冷凝介质混合均匀，与铜管本体的接触密度大，方便与铜管完成热交换。

相邻齿肋的形状不同，可以为铜管内的冷凝介质提供不同的扰流速度，从而使冷凝介质相互干扰融合而加强冷凝介质周向的扰动，进而增强铜管本体内壁与中间部位介质的紊流作用，促使不同部位的介质之间快速实现热量均衡，提高铜管本体内不同部位的热交换速率。

齿形肋包括齿肋基座和传热顶部，齿肋基座和传热顶部是一体结构，由于传热顶部上设有斜面或凹槽，将胀管时齿形肋受到的正压力部分转化为齿形肋的侧向变形力，使铜管在胀管时内部的齿肋不会被压扁，增加胀管后铜管内齿形肋的传热面积从而增强铜管的传热效率。

附图说明

图1是本实用新型中一种实施例的结构示意图。

图2是图1中A处的局部放大图。

图3是图1的铜管本体内B-B部位的展开示意图。

图4是本实用新型一种实施例胀管后的结构示意图。

图5是图4中C-C处的冷凝介质流场示意图。

图中：铜管本体1 过渡面12 齿形肋2 齿肋A201 齿肋B202 齿肋C203 齿肋基座21 传热顶部22 轴向凹槽3。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例对本实用新型进行进一步的说明。

如图1、图2和图3所示，一种无缝传热铜管，包括铜管本体1，铜管本体1内壁设有呈螺旋状延伸的齿形肋2，齿形肋2包括径向截面为矩形的齿肋基座21和设在齿肋基座21上方与齿肋基座21一体的传热顶部22；齿肋基座21的两侧面通过圆弧状的过渡面12连接在铜管内壁，过渡面12中间位置的切线与齿肋基座21中线的夹角α为45度。齿肋A201和齿肋C203的传热顶部22的径向截面为矩形且一侧面与齿肋基座21的侧面共面，矩形的传热顶部22的另一侧面设有凹槽，齿肋A201上的凹槽在铜管本体的径向截面上为三角形，设在齿肋A201的传热底部与齿肋基座21贴合形成的夹角内，槽深为传热顶部22厚度的1/5，可以使凹槽附近的位置易弯曲，同时使凹槽附近的传热顶部22具有足够的厚度保证在变形时不会折断。齿肋B202的传热顶部22径向截面为直角梯形且传热顶部22设在齿肋基座21的中间位置，齿肋B202的传热顶部22径向截面的斜边与长底边的夹角γ为60度。齿肋C203的传热顶部22侧面上的凹槽的横向截面为内凹的圆弧形，凹槽的宽度与传热顶部22的高度相等。齿肋A201、齿肋B202和齿肋C203彼此的齿肋单元沿铜管本体1的圆周有序间隔排列。铜管本体任一径向截面上齿肋A201、齿肋B202和齿肋C203各占铜管本体的1/3。传热顶部22的高度为对应传热顶部22的厚度的1.2倍，传热顶部22的厚度在齿肋基座21厚度的1/2。齿形肋2与铜管本体1的轴线夹角β为25度。齿形肋上独立间隔地设有与铜管本体1轴线平行的轴向凹槽3，轴向凹槽3的深度为齿形肋2齿顶高的1/3。齿形肋2上的边角设有过渡圆角。

如图4所示，铜管本体1胀管后，齿肋A201和齿肋C203的传热顶部22由于凹槽的存在，相对其他位置凹槽附近的齿肋厚度较薄，使传热顶部22被挤压往凹槽所在的一侧弯曲变形；齿肋B202受到的挤件的压力在顶端斜面的作用下有部分力作为传热顶部22的弯曲力使传热顶部22弯曲，防止传热顶部22被挤扁而使传热效率降低。如图5所示，冷凝介质在铜管本体1内循环时，由于齿形肋22的导流作用发生转动，在离心力的作用下，冷凝介质向铜管本体1的内表面靠近，由于相邻齿肋的形状不同，相邻的冷凝介质流速不同，从而会产生周向的扩散流动促进冷凝介质的混合。同时由于齿形肋2上设有轴向凹槽3，冷凝介质在齿形肋2间流动时，经过齿形肋2导流后有部分通过轴向凹槽3进行跨齿肋流动，与原齿形肋2间的冷凝介质发生对流，甚至形成涡流，促进铜管本体1内的冷凝介质散热，提高铜管的传热效率。