[發明專利]一種層疊一體式內外翅片換熱管及其制造方法

有效

• 申請號: 201310573311.2
• 申請日: 2013-11-15
• 公開（公告）號: CN103629968A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 張仕偉;湯勇;羅文杰;李斌;萬珍平
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: F28F1/42
• 分類號: F28F1/42;B23P15/26
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 付茵茵;楊曉松

技術領域

本發明涉及強化換熱技術領域，尤其涉及一種層疊一體式內外翅片換熱管及其制造方法，可在能源、化工、制冷、電子散熱等領域應用。

背景技術

翅片換熱管已經廣泛應用于各類型的熱交換設備和加熱設備中，它主要通過在換熱管的表面添加翅片，增大換熱管的外表面積（或內表面積），從而達到提高換熱效率的目的。為了提高其傳熱性能，常用的方法是增大翅片管的傳熱面積、強化槽道、減小翅片與基管的接觸熱阻。

目前，用于換熱器的翅片管，從結構上大體分為兩類：一類為外翅片管，這類翅片管有繞片管、套片管和整體軋制翅片管等；另一類為內翅片管，這類翅片管在換熱管內壁上增加翅片，比如在換熱管內壁拉制出縱向的肋，或在換熱管內裝入帶有外肋的內芯等等。對于外翅片管的加工方法來說，一類是翅片與基管分離加工，然后利用一些工藝使兩者結合在一起，如冷軋嵌入翅片管、高頻焊接翅片管等；另一類是翅片與基管作為整體式加工，如熱軋翅片管等。內翅片管一般都與帶孔散熱翅片通過機械脹管或者液壓脹管的方式結合在一起使用。分離式翅片管存在翅片結構不緊湊、翅片布局單一以及接觸熱阻大的難題，而整體式翅片管則面臨工藝復雜、加工成本高、翅片增加面積有限的缺點，這些都將不利于翅片換熱管換熱效率的提高，甚至難以滿足使用要求。另外，同時具有內外翅片的整體式換熱管未見相關制造方法的報道。

發明內容

針對現有技術中存在的技術問題，本發明的目的是：提供一種工藝簡單、同時具備內外翅片結構、內外翅片設置靈活、顯著提高換熱性能的層疊一體式內外翅片換熱管及其制造方法。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種層疊一體式內外翅片換熱管，由多個具有一定厚度的外翅片單元和內翅片單元層疊粘結組成；外翅片單元包括第一環狀部分和外延伸部分，外延伸部分的端部與第一環狀部分的外圈相接；內翅片單元包括第二環狀部分和內延伸部分，內延伸部分的端部與第二環狀部分的內圈相接；第一環狀部分和第二環狀部分依次層疊成管狀的換熱器的基管。采用這種結構后，內、外翅片的位置和數量因不受現有加工條件限制而可靈活設置，內、外翅片單元的厚度和數量即可決定換熱管的長度，結構簡單，選用靈活。

一個外翅片單元包含一個第一環狀部分和多個外延伸部分，外延伸部分沿著第一環狀部分的周向均布；一個內翅片單元包含一個第二環狀部分和多個內延伸部分，內延伸部分沿著第二環狀部分的周向均布。采用這種結構后，盡量增加外延伸部分和內延伸部分的數量，從而整體增加外翅片和內翅片的數量，即在周向上增大傳熱面積，有效增加傳熱效率。

多個外翅片單元的形狀相同，多個內翅片單元的形狀相同；相鄰兩外翅片單元之間由一個內翅片單元隔開，相鄰兩內翅片單元之間由一個外翅片單元隔開。采用這種結構后，內、外翅片單元彼此隔開，兩外翅片單元之間設置一個內翅片單元，使得外延伸部分在軸向具有間隙，有效增大傳熱面積，增強紊流，提高傳熱效率。

第一環狀部分和第二環狀部分為內、外徑大小相同的圓環。采用這種結構后，結構簡單，制造方便，安裝方便，可形成圓管狀的基管。

外延伸部分垂直于軸向的截面形狀為矩形、梯形或V形；內延伸部分垂直于軸向的截面形狀為矩形、梯形或V形。采用這種結構后，外延伸部分和內延伸部分可采用各種形狀，設計靈活。

基管外分布外翅片和外槽道，基管內分布內翅片和內槽道；所有外延伸部分構成外翅片和外槽道；所有內延伸部分構成內翅片和內槽道。采用這種結構后，外翅片和外槽道，內翅片和內槽道可靈活設置，能排列出更豐富多樣的內、外翅片形狀。

外翅片單元的材料為銅、鋼或鋁，內翅片單元的材料為銅、鋼或鋁。采用這種結構后，有效增加傳熱效率。

一種層疊一體式內外翅片換熱管的制造方法，依次包括如下步驟：a.通過沖壓的方式制作多個外翅片單元和內翅片單元；b.將外翅片單元和內翅片單元層疊套接在夾具的導柱外，再用夾具從軸向方向壓緊外翅片單元和內翅片單元；c.保溫燒結處理，將外翅片單元和內翅片單元粘結成一整體，拆開夾具，得到層疊一體式內外翅片換熱管。采用這種方法后，工藝過程簡單，可一體式制作基管和外翅片、內翅片。

步驟c中，燒結溫度為外翅片單元或內翅片單元材料熔點溫度的0.7至0.8倍，保溫時間為30至90分鐘。

步驟b中，外翅片單元和內翅片單元間隔設置；緊靠的外翅片單元和內翅片單元之間周向錯開一個角度，形成換熱管外表面的各種外翅片形狀和內表面的各種內翅片形狀。