宣布时间：2022-01-12点击：2515
一、首先来看下内螺纹管的管径选择
换热器的传热效率及空调性价比的崎岖与内螺纹管管径、齿形几何参数的正确选择有着极大的关系。
一开始的铜管直径为φ９.５２ｍｍ左右，厥后细化成φ７．０ｍｍ，这种细管径的换热器，由于管与管之间距离缩小，使得肋片效率提高、传热有效面积增加、空气流过时的流动阻力减小，强化传热。１９９５年以后，一些家用空调器管径进一步细化成φ６ｍｍ，甚至φ５ｍｍ，传热效率又进一步提高。
内螺纹管齿形参数剖析研究
1.内螺纹管生长
１９８０年初，我国***早应用内螺纹管时的齿型为锯齿形（或称山齿形、三角形）；
１９８４年开始应用传热效率较高的梯形槽内螺纹管；
１９９４年泛起了深槽即底壁厚较薄的梯形槽内螺纹管；
１９９７年，有人开发了人字齿槽（也叫Ｗ形槽）的内螺纹管；
２００２年又开发出在螺旋齿顶部有二次槽的交叉形内螺纹管，即细微二次槽内螺纹管，可简称为交叉齿内螺纹管。
二、“普通齿”和“非普通齿”内螺纹管
普通齿主要指：单旋梯形槽内螺纹管、锯齿形（或称山齿形、三角形）的内螺纹管。
非普通齿主要指：人字齿槽、交叉齿槽的内螺纹管。
1、二者应用区别。
通常情况下，人字齿槽、交叉齿槽内螺纹管的传热效率大于普通的单旋梯形槽内螺纹管，尤其是当制冷剂为混淆工质时，接纳人字齿槽、交叉齿槽的内螺纹管优势***为明显。
2、人字齿槽内螺纹管***适合Ｒ４０７Ｃ制冷剂。
这是因为：Ｒ４０７Ｃ是由３种非共沸制冷剂混淆而成，在普通单旋槽内螺纹管（特别是光管）内流动时容易分层，而在人字齿槽（Ｗ形槽）内流动时，呈两偏向紊流，使３种混淆工质获得充分混淆，气液转换同时进行，有效制止因分层所带来的传热效率降低。Ｒ４０７Ｃ虽然在交叉齿槽的内螺纹管内也能够获得充分混淆，但由于交叉齿槽内螺纹管压降损失较大，故Ｒ４０７Ｃ制冷剂产品应用人字齿槽内螺纹管较好。
3、交叉齿槽的内螺纹管***适合Ｒ４１０Ａ制冷剂。
Ｒ４１０Ａ制冷剂产品由于系统压力较高，在高流速下可以克服交叉齿槽内螺纹管压降损失增加所带来的负面影响，而发挥交叉齿槽内螺纹管内外貌积比人字齿槽内螺纹管大的优势，故Ｒ４１０Ａ制冷剂产品应用交叉齿槽内螺纹管较好。
4、非普通齿内螺纹管应用***因素。
尽管人字齿槽与交叉齿槽比普通的单旋梯形槽内螺纹管具有上述优势，但因人字齿槽与交叉齿槽内螺纹管对证料要求高，生产本钱较高，目前其应用没有普通单旋梯形槽内螺纹管普及。对每一个差别齿型的内螺纹管来说，又有其差别的齿形参数为之组成，并且组合方法较多，所设计的齿形及几何参数差别对内螺纹管的传热性能影响较大。
5、内螺纹管设计考虑3大因素。
工程师经过研究认为，内螺纹管齿形及几何参数的组合与优化设计应当综合考虑几何尺寸、换热效率和加工工艺性３方面的因素，这样才华使内螺纹管的传热性能获得充分提高。
内螺纹管齿形参数除直径（即外径）Ｄ，内径ｄ和齿形外，另有底壁厚ＴＷ（ｍｍ），齿高Ｈｆ（ｍｍ），齿数（即螺纹数）ｎ，螺旋角β，齿顶角α和槽底宽Ｗ等（如下图所示）=
三、内螺纹管齿形8大设计因素
１、底壁厚
近２０年来，内螺纹管的底壁厚呈不绝减薄趋势，目前内螺纹管底壁厚一般在０．２５～０．３ｍｍ规模内，底壁厚越薄传热效果越好，但底壁厚过薄会削弱管材的强度以及齿的稳定性，不但倒运于后道工序的Ｕ形弯管质量与焊接质量，并且同样也会因齿的稳定性差，影响传热效果。
２、齿高
齿高是影响传热的重要因素，增加齿高会使内外貌换热面积和刺破液膜能力增加，内螺纹管传热效果增强，但齿高的增大受加工技术的***。目前内螺纹管齿高一般在０．１～０．２５ｍｍ规模内。
３、螺旋角
螺旋角的保存是为了使流体旋转，使管道中流体爆发与径向差别的二次流，增加湍流的强度，从而使对流换热获得增强，换热系数随之增加，所以螺旋角增大能增强换热系数，但随着螺旋角的增大，压力损失也随之增加，故螺旋角也不是越大越好，而是有一个合理的规模。目前内螺纹管的螺旋角通常处于１０°～２５°规模内。
凭据试验结果显示：在此规模内，蒸发管的螺旋角小一些较好，冷凝管的螺旋角大一些较好。另外，螺旋角与外径之间保存相互制约的关系，当直径较小时，制冷剂的流动阻力较大，则螺纹角应取小值；当直径较大时，制冷剂的流动阻力较小，则螺纹角应取大值。
４、齿顶角
齿顶角小，有利于增加内外貌换热面积，减薄冷凝传热的液膜厚度，增加蒸发传热的汽化焦点，但齿顶角过小，则内螺纹管齿的抗胀管强度过小，齿高在胀管后被压低的水平及齿型的变形量增加会引起传热效率减低，因此在包管齿的抗胀管强度的前提下，内螺纹管的齿顶角尽可能小些，目前一般在４０°～６０°之间。
５、齿数
增加齿数即螺纹条数能够增加汽化焦点的数目，有利于欢喜换热举措，增加内外貌换热面积。可是齿数增加过多，会使齿间距过小，反而减弱了管内流体的被搅拌强度，且加大了齿间液膜厚度，增大了热阻，而降低了换热能力，使得螺纹管的换热效率趋近于光管，故齿数应控制在一定的规模内为宜。目前内螺纹管的齿数一般在５０～７０条之间，其中：当内螺纹管用于制作蒸发器时，齿数一般在５０～６０条之间；当内螺纹管用于制作冷凝器时，齿数一般在６０～７０条之间。别的，当管径较小时，取小值；当管径较大时，取大值。
６、槽底宽
槽底宽尺寸大有利于传热，但槽底宽尺寸过大，胀管后齿高被压低的水平及齿型的变形量增加，传热效率将降低，因此在包管抗胀管强度的前提下，槽底宽大些好。
７、润周长
增加润周长可以增加汽化焦点数，使蒸发传热效率显著提高。因此，关于蒸发器用管，管内横截面润周长越大越好。润周长的增加，可以通过增加齿高和减少齿顶角来实现。
８）蓄液面积
关于冷凝管，增加蓄液面积可显著增加冷凝传热效果，目前蓄液面积不绝向增大偏向生长，蓄液面积增加可通过增加齿高来实现。以上内螺纹管齿形参数中：直径、齿形、底壁厚、齿高、齿数、螺旋角、齿顶角是内螺纹管的主要齿形参数。主要齿形参数确定了，则槽底宽、润周长、蓄液面积等参数也就确定了。
四、关于内螺纹管设计试验结果剖析
为研制出高能效比、低本钱的空调产品，工程师在剖析差别齿形参数内螺纹管对空更换热器传热性能具有差别影响的基础上，对原所用螺纹管的一些齿形参数进行优化调解试验。他在原有所用外径为φ９ｍｍ的内螺纹管Ａ的基础上，分阶段设计、制作了外径相同（φ９ｍｍ），管内齿形参数差别的５种（Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ）内螺纹管及换热器，划分替代ＲＦ２８Ｗ空调机产品上原有用Ａ型内螺纹管制作的换热器。在相同的试验工况下，逐一进行整机性能测试，各内螺纹管齿形参数及试验结果见下表。
实验结果剖析如下：
1、凭据剖析，原来的Ａ型管齿数７０条偏多，改为６０条后，空调机的能效比由原来的２．７７提高到了２．９１，上升了５．１％。
这标明：尽管齿数多有利于增加内外貌换热面积和汽化焦点的数目，有利于欢喜换热，但如果过多，则会使齿间距及槽底宽度过小，反而降低了管内流体被搅拌的强度，加大了齿间液膜厚度，增大了热阻，降低了换热能力，故齿数应控制在一定的规模内为宜。
2、Ｃ型管是在Ｂ型管的基础上，将螺旋角由１８°增加到２４°，但结果发明能效比并没有提高，反而在Ｂ型管的基础上降低了６．９％。
这是因为螺旋角大虽然有利于增强换热系数，但随着螺旋角的继续增大，会导致阻力及压力损失也随之增加，故螺旋角不是越大越好，而是应有一个合理的值，过大反而会降低换热性能。
3、Ｄ型管是在Ｂ型管的基础上，将齿顶角由５６°降低到５０°，结果发明：其空调机的能效比比Ｂ型管提高了３．８％。
这是由于减小齿顶角有助于增加内外貌换热面积，减薄冷凝传热的液膜厚度，增加蒸发传热的汽化焦点及稳定性。虽然齿顶角也不可过小，不然，内螺纹管齿的抗胀管强度过小，会引起螺纹齿的倒齿水平增加。
４、Ｅ型管是在Ｄ型管的基础上，将齿高由０．１８ｍｍ增加到０．２２ｍｍ。
但经装机测试发明，增加齿高后，其相应的空调性能效比并没有提高，反而降低了－４．３％。这是因为增加齿高后，齿的稳定性及抗倒齿能力下降，内螺纹管经胀管工序后齿的变形严重，换热效果和能效比降低。
５、Ｆ型管是在Ｅ型管的基础上，将齿高由０．２２ｍｍ降低到０．１４ｍｍ，测试结果发明：不但相应的空调性能效比比原来的Ａ型管增加了１０．８％（比Ｄ型管增加了１．７％）。
并且内螺纹管单位长度质量由原先的８８ｇ／ｍ下降到了８１ｇ／ｍ，使得该空调的内螺纹管质料本钱下降了近８％。这是因为齿高适当降低后，齿的稳定性提高、倒齿水平降低，抵消了因齿高降低后刺破液膜能力下降所带来的一些影响。
６、须要说明的是，尽管从理论上讲降低底壁厚可以提高传热效果、降低内螺纹管的质料本钱，但考虑到内螺纹管Ｕ形弯曲后，其弯曲部位外侧的壁厚将有所减薄，减薄量的巨细受诸多因素的影响。
例如：若内螺纹管抗拉强度过高及铜管过硬、延伸率过低，则减薄量将增大，其Ｕ形管弯曲部位外侧易爆发裂纹；如内螺纹铜管抗拉强度偏低及铜管偏软，若底壁厚较小时，内螺纹管胀管后齿的稳定性将会大大下降，齿的倒齿水平将增加。因此，从确�？盏骰褂玫目煽啃浴⒛途眯约床分柿拷嵌瓤悸�，暂没有进行底壁厚减薄试验。
五、总结
1、通过实验，我们认为增加换热面积并不会无限地提高换热系数，螺纹铜管内外貌积在增大到一定水平后，对调热系数的提高就要通过其他参数的影响予以实现。
2、合理优化齿形参数比单独增大换热面积对调热性能的影响更具有实际意义。
3、由于蒸发、冷凝换热机制差别，多个参数对调热系数的影响和效果是相互制约的，这就须从强化换热机制出发，通过科学理论的指导与详细的试验验证对管型参数进行优化设计，从中找到蒸发、冷凝换热性能都体现优良的管型参数。
4、通过对内螺纹管齿形参数进行优化设计，不但可大幅度地增加制冷剂的换热系数及传热管管内的传热性能，提高空调解机的性能及能效比，降低能源消耗，并且可大大减少内螺纹管单位长度的质量，降低空调产品的生产本钱。
来源：制冷空更换热器
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