本发明涉及高效传热节能技术领域，具体涉及一种高比表面积内翅片管及其加工方法。
背景技术：
面对日益严峻的能源危机，节能是缓解能源危机的最有效措施。翅片管是管壳式换热器的关键传热元器件，并广泛应用于制冷、石油化工、国防军工、航空航天等领域，其性能的好坏决定了换热器的性能，如何获取高效翅片管是工程界广泛关注的问题。
目前工业上翅片管的内表面，诸多为一维的光管和二维的内螺纹沟槽结构。但其内螺纹高度较低，比表面积小，对流体边界扰动有限等不足。因此，当前翅片管的传热性能还有待进一步改善。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种传热性能更好的高比表面积内翅片管及其加工方法。采用本发明，解决了现有技术中存在的齿高较低、内比表面积小，传热性能难达到最优等问题。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高比表面积内翅片管，包括圆形的基管，基管内规律分布呈三维叶子型结构的内翅片；内翅片呈螺旋线分布在基管的内表面，内翅片的高度为0.65-1.2mm，周向倾角为20-60°。
作为一种优选，内翅片在基管内分布的螺旋角范围为30-55°。
作为一种优选，在基管轴向方向上，内翅片沿基管轴向方向每英寸分布有10-72个；在基管周向方向上，内翅片沿基管周向方向分布有22-65个。
作为一种优选，内翅片的表面粗糙。
一种高比表面积内翅片管的加工方法，采用车削-挤压刀具加工管坯，刀具的刀刃相对于管坯螺旋线运动，车削和挤压管坯内侧的二维内螺旋沟槽，形成内翅片结构。
作为一种优选，将具有二维内螺旋沟槽的管坯装夹在车床主轴上，刀杆固定在车床刀架上，刀具固定在刀杆的另一端，管坯旋转，随着刀具的轴向移动，刀具的刀刃切削和挤压作用于管坯内侧的二维内螺旋沟槽。
作为一种优选，车床上安装支撑管坯的辅助支持夹，防止管坯轴向变形。
作为一种优选，刀具与刀杆通过螺纹连接。
作为一种优选，通过调整管坯的转速和刀具的轴向平移速度来调整内翅片的尺寸和间距。
作为一种优选，管坯内侧材料经刀具切削而断开，经刀具挤压而堆叠，形成内翅片的粗糙表面。
总的说来，本发明具有如下优点：
1.通过本发明加工得到的高比表面积内翅片，具有三维粗糙表面形貌，相对于传统的光滑内表面和内沟槽结构，高比表面积内翅片的比表面积显著提高，有利于强化换热；同时也大大提高了内翅片高度，有利于在对流换热时减薄边界层和产生扰流作用。
2.实施简便，高比表面内翅片管传热效果高，适用于小批量生产，便于推广应用，加工效率高。
3.基管和高比表面积内翅片的根部之间一体，不存在接触热阻。
附图说明
图1是本发明的高比表面积内翅片加工过程示意图。
图2是本发明的高比表面积内翅片的sem图。
图3是本发明的单个内翅片的sem图。
图4是本发明的高比表面积内翅片的实物图。
图5是传热性能对比图。
图6是刀具的立体图。
图7是刀具的另一个视角的立体图。
其中，1是管坯，2是刀具，3是内翅片，4是二维内螺旋沟槽，5是刀杆。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。
图1所示，将具有二维内螺旋沟槽的管坯装夹于车床主轴上，车床上安装辅助支持夹，防止管坯轴向变形；刀杆固定于刀架上，车削-挤压刀具采用螺纹连接固定于刀杆一端，该车削-挤压刀具具有单切削刃和圆弧挤压面，如图6和图7所示，随着车削-挤压刀具的轴向前移，车削并挤压作用于二维内螺旋槽表面，最终实现高比表面积内翅片加工。管坯通过加工形成带内翅片结构的基管。
图2所示，内翅片呈三维叶子型结构，翅形饱满，并垂直分布于铜管内表面。本实施例中，内翅片的高度为0.9mm，周向倾角为53°。
图3所示，内翅片具有粗糙表面，单个内翅片呈三维叶子型结构，并往一边倾斜，内翅片和基管结合良好，不存在接触热阻。
图4所示，和传统的光管和内沟槽翅片相比，传热表面积有了很大提升，并且内翅片是在管坯内表面直接加工出来的。
图5所示，获得翅片管的努塞尔数nu和雷诺数re关系图。实验测试表明，在雷诺数12500情况下，本发明的高比表面积内翅片传热性能，相对于光管传热性能提高了约2.3倍；相对于传统内螺纹管，本发明的内翅片管的传热性能提高了24％。
采用该方法所得到的高比表面积内翅片，相对于光滑表面和内螺纹沟槽表面具有以下优势：比面积显著增大，翅形高度显著提高，翅片和管胚之间不存在接触热阻等，高比表面积内翅片在对流换热时减薄边界层和产生扰流作用，从而改善换热器管侧换热系数。采用上述加工方法适用于小批量生产。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。