传热表面的制作方法

本申请要求2017年1月4日提交的美国申请号15/398417的权益，该申请通过引用整体并入本文。

背景技术：
和

技术实现要素：

增强的传热表面用于许多冷却应用中，例如，在HVAC工业中，用于制冷和器具，用于电子设备的冷却，用于发电工业，以及用于石化、精炼和化学加工工业。用于冷凝和蒸发型热交换器的增强的传热管具有高的传热系数。本公开的管表面包括理想用作冷凝器管的表面，而形成管的方法中的附加步骤将导致表面理想地用作蒸发器管。

根据本公开的用于在传热管的外表面中形成特征的方法包括在所述表面中形成多个通道，其中所述通道基本上彼此平行并且与管的纵向轴线成第一角度延伸。在所述表面中制造多个切口，切口基本上彼此平行并且与管的纵向轴线成第二角度延伸，第二角度不同于第一角度。切割步骤形成从表面延伸的各个翅片段，翅片段由所述通道和所述切口彼此分开。所述翅片段包括与通道基本平行相邻的第一通道相邻边缘、与切口基本平行的第一切口相邻边缘、以及由第二通道相邻边缘和第二切口相邻边缘形成的拐角，拐角从通道底部向上升起并部分延伸到通道中。使用该方法形成的管具有用作冷凝器管的优异品质。

该方法中的附加步骤将产生优异的蒸发器管。在上面讨论的切割步骤之后，用辊子压挤翅片段，使翅片段的边缘至少部分地在切口上弯曲。压挤翅片段的步骤还使得翅片段的边缘至少部分地在通道上延伸。

出于概述本发明的目的，本文已经描述了本发明的某些方面、优点和新颖特征。应该理解，根据本发明的任何一个特定实施例，不一定能够实现所有这些优点。因此，本发明可以以实现或优化本文所教导的一个优点或一组优点的方式体现或实施，而不一定获得本文可能教导或建议的其他优点。

附图的简要说明

参考以下附图可以更好地理解本公开。附图的元素不一定按比例绘制，而是将重点放在清楚地说明本公开的原理上。此外，在几个视图中，相同的附图标记表示相应的部件。本申请包含至少一个彩色执行的绘图。具有彩色附图的本专利或专利申请公开的副本将在请求和支付必要费用后由主管局提供。

图1是根据本公开的示例性实施例的蒸发器传热管的外表面的放大照片。

图2是在表面上形成有通道的管的外表面的放大照片。

图3是沿图2的截面A-A截取的图2的表面的剖视图。

图4是管的外表面的放大照片，该管经过切割操作以形成与通道成一定角度的切口。

图5描绘了根据图4的切割(但未被轧制)表面的俯视图。

图6是图5的翅片段的放大视图，沿图5的细节线“C”截取。

图7描绘了图1的表面的放大俯视图。

图8是沿图5的B-B线截取的图7的表面的剖视图。

图9描绘了与现有技术的管相比时根据本发明的冷凝器管的性能数据。

图10描绘了与现有技术的管相比时根据本发明的蒸发器管的性能数据。

具体实施方式

图1是用作蒸发器管的传热管(未示出)的外表面11的放大照片，该表面11已被翅片化、切割和压挤以形成有些梯形形状的多个翅片段12。使用类似于Fujikake的美国专利4,216,826中公开的技术来实现所述翅片化、切割和压挤。

通道13在翅片段12的相邻列14之间基本上彼此平行地延伸。通道与管的纵向方向16成“α”角。在一个实施例中，角度α在85和89.5度之间。

切口15以与管的纵向方向16成角度“β”延伸并界定翅片段12。在这方面，翅片段12在相对侧上由通道14和切口15界定，如本文进一步讨论的。角度β可以在10度和35度之间，并且在一个实施例中是大约15度。

图2是通道13形成之后、切口15(图1)制成之前的管的外表面20的放大照片。使用本领域已知的方法形成通道，特别是在Fujikake中公开的方法。在这方面，具有形成翅片的圆盘工具(未示出)的轧制工具(未示出)被压在管的表面上，同时翅片圆盘旋转，以形成翅片21。如上面参照图1所讨论的，通道13设置成与管的纵向方向16成角度α(图1)。翅片21通过通道13彼此分开。

图3是图2的表面20的剖面图。如图所示，翅片21从通道底部30向上延伸。每个翅片21包括成角度的侧边缘31，使得翅片21的基部32比翅片21的顶部33宽。在形成翅片21之后，将切割圆盘(未示出)施加到表面20以形成切口15(图1)。

图4是切割操作完成之后、表面11被轧制之前的图1的表面11的放大的成角度照片。如上面参照图1所讨论的，切口15设置成与管的纵向方向16成角度β。在所示实施例中，角度β通常为15度。切割操作形成各个翅片段12。

图5是图4的表面在切割之后和轧制之前的俯视图。各个翅片段12由通道13和切口15分开。

图6是图5的翅片段12的放大细节图，沿图5的细节线“C”截取。翅片段12包括切口相邻侧面61和62以及通道相邻侧面60和63。侧面60通常与通道13平行，但侧面61-63中没有一个包括直线。侧面62通常与切口15平行。侧面61和62在拐角64处彼此相遇。拐角64略微尖锐，并且在通道13上方上升并延伸到通道13中。

在该过程的这一点上，在切割翅片段12之后，管表面(如图4和5中所示)非常适用于冷凝器管。如果需要蒸发器管表面，则进行最终的轧制操作以产生图1所示的表面。在这方面，在形成切口15之后，执行轧制操作，由此施加辊子(未示出)到表面上以形成翅片段12的最终形状(图7)。

图7描绘了图1的蒸发器管表面11的放大俯视图，示出了由相对侧上的通道13和相对侧上的切口15界定的多个翅片段12。在这方面，每个翅片段12包括四个边缘：与通道重叠边缘52相对的通道侧边缘51，以及与切口重叠边缘54相对的切口侧边缘53。通道侧边缘51通常平行于通道13，但是如图所示具有略微弯曲的边缘，由轧制操作引起。切口侧边缘53通常平行于切口15，但是如图所示具有略微弯曲的边缘，由轧制操作引起。

由轧制操作引起，通道重叠边缘52至少部分地与通道13重叠，如图所示。因此，轧制操作使通道重叠边缘52变形，使其与通道13重叠。类似地，由轧制操作引起，切口重叠边缘54至少部分地与切口15重叠，如图所示。切口重叠边缘54与通道重叠边缘52相邻。切口侧边缘53与通道侧边缘51相邻。

图8是沿图7的剖面线BB截取的图7的表面11的剖面图。翅片段12的杆86从通道底部82向上延伸。切口底部81设置在通道底部82上方，因为切口不如通道那么深。与通道13重叠的通道重叠边缘52和与切口15重叠的切口重叠边缘54(图5)在边缘52和54、杆86以及切口15的下方形成腔84。

通道重叠边缘52朝向通道向下弯曲，并且在一些位置(由附图标记83表示)可以在切口底部81下方延伸。

图9描绘了与光滑管91相比时根据本发明的3/4"冷凝器管92的性能数据(在图9中注释为“新表面”)。管表面的传热性能可通过测试表面的热阻来评估。将热阻相对于热通量范围绘制，以评估每单位面积不同热负荷水平下的表面效率。较低的热阻表明更有效的传热过程。

图10描绘了与典型的现有技术结构化表面管71和光滑管72相比时，根据本发明的3/4"蒸发器管70的性能数据(在图10中注释为“新表面”)。管表面的传热性能可以通过测试表面的热阻来评估。将热阻相对于热通量范围绘制，以评估每单位面积不同热负荷水平下的表面效率。较低的热阻表明更有效的传热过程。

根据本公开的蒸发器或冷凝器管表面通常用于沸腾传热应用，而单个管或一束管用于热交换器。制冷剂蒸发器是使用所公开的表面的一个示例。

这里讨论的实施例用于增强的管表面。然而，作为本领域技术人员，可以应用相同的原理和方法来增强平坦表面。