内螺纹铜管发展趋势及铜管新产品简介课件.ppt

1、 2内螺纹铜管发展趋势 内螺纹铜管作为一种高效的传热元件，配合高效的铝或铝合金翘片，广泛应用于空调系统的冷凝器和蒸发器。空调系统的节能高效和小型化要求，促使了改进压缩机的性能，并使用高效化和小型化的冷凝器和蒸发器。目前压缩机的性能通过三十多年的发展，性能系数已由2.3提高到3.5,潜力已十分有限。而两器的强化传热改进还有很大的潜力。而且，随着保护臭氧层和环保的要求，国际上对CFC类制冷剂的限制使用，人们开始寻找替代R22和R12的制冷剂。目前，不管是R407C还是R410A或R290、R417A，在性能上都不如R22和R12。使空调两器性能都有所下降。这就要求人们寻找更好的传热元件来弥补这方面

2、的不足。3内螺纹铜管发展趋势 从80年代起，人们开始使用内螺纹管。随着内螺纹成型技术的不断完善和进步，和两器的强化传热需求，内螺纹铜管总的发展曲势是向着薄壁、高齿、小克重、细径、高效传热这一方向发展。目前高性能的内螺纹管的传热效果比光管提高近4倍。4内螺纹铜管发展趋势高齿细径薄壁齿型多样化小齿顶角5替代制冷剂对空调两器传热的影响 近年来，国内外空调厂家及铜管厂家都在采用新型制冷剂和空调小型化方面作了大量研究工作。目前替代制冷剂主要是R407C和R410A，它们都是混合制冷剂，R407C 是由R32/R125/R134a三种HFC工质以质量百分比23/25/52/组成的非共沸制冷剂，R410A是

3、由R32/R125两种HFC工质以质量百分比50/50组成的近共沸制冷剂。6替代制冷剂对空调两器传热的影响 研究表明，R410A呈现单一制冷剂的行为，其冷凝特性接近R22，蒸发性也不低于R22，采用小顶角与高齿铜管，通过改进空调系统的设计，能够使R410A的高性能得于保证，甚至超过R22。但R410A的冷凝压力较高，要求传热管壁厚增加和细径化来提高强度。从R410A的物理性能看，蒸发时R410A的压力损失比R22小得多，基于这一点，对蒸发器用管细径化有利，可以减小细径化引起的压力损失增大。而对R407C，由于其蒸发和冷凝 性较低，在冷凝时其液膜内产生浓边界层，对热传导性不利。低质量流速时尤其明

4、显，目前国内外研究表明：瘦高齿、网状齿等复杂齿型能大大提高R407C传热效能。7内螺纹管的强化传热在两器中的区别内螺纹管的强化传热在两器中的区别 对于蒸发器（管内蒸发过程）增强传热的原因有：（对于蒸发器（管内蒸发过程）增强传热的原因有：（1）增大了换热面积；（增大了换热面积；（2）增加了气化核心的数量；（）增加了气化核心的数量；（3）促使波状流型提前转变为半环状流型和环状流型，从促使波状流型提前转变为半环状流型和环状流型，从而增加了润湿表面；（而增加了润湿表面；（4）增加了液膜的湍流度（紊流）增加了液膜的湍流度（紊流度、扰流度）。度、扰流度）。对于冷凝器（管内冷凝过程）增强传热的原因有：对于冷

5、凝器（管内冷凝过程）增强传热的原因有：（1）增大了管内换热面积；（）增大了管内换热面积；（2）在表面张力作用下）在表面张力作用下促使冷凝液离开传热表面而排走，减小了齿顶和槽间促使冷凝液离开传热表面而排走，减小了齿顶和槽间的制冷剂液膜厚度（此液膜不利于传热）；（的制冷剂液膜厚度（此液膜不利于传热）；（3）它增）它增强了液态制冷剂的湍流程度，增强了气液两相的混合。强了液态制冷剂的湍流程度，增强了气液两相的混合。8内螺纹管几何参数对换热性能的影响内螺纹管几何参数对换热性能的影响项目项目蒸发器蒸发器冷凝器冷凝器湿周湿周齿高齿高越大越好越大越好有一有一最佳值最佳值内径内径越小越好越小越好越大越好越大越好

6、齿条数齿条数有一有一最佳值最佳值另有一另有一最佳值最佳值槽底宽槽底宽越大越好越大越好越大越好越大越好齿齿顶角顶角越小越好越小越好越小越好越小越好螺旋角螺旋角有有最佳值最佳值大些好大些好9内螺纹管不同齿形的传热强化特性内螺纹管不同齿形的传热强化特性 研究表明：针对研究表明：针对R22制冷剂制冷剂，普通内螺纹管，普通内螺纹管，在低质量流速情况下，其换热系数与光管比增在低质量流速情况下，其换热系数与光管比增大很多，随着质量流速的增大，与光管相比增大很多，随着质量流速的增大，与光管相比增加得不多，而瘦高齿和复杂齿型管不但低流量加得不多，而瘦高齿和复杂齿型管不但低流量下换热效率较高，在流量大时，明显比普

7、通内下换热效率较高，在流量大时，明显比普通内螺纹管大很多，改善了大流量下的传热性。螺纹管大很多，改善了大流量下的传热性。10金龙公司新产品的研究和发展金龙公司新产品的研究和发展 金龙公司作为中国最大的ACR铜管及内螺纹管生产基地，为了适应空调器强化传热和小型化的需求，紧密与中国科学院和清华大学等科研部门合作，几年来不断进行技术创新，开发出了适应市场需求的新产品，如M型齿、断续齿、网状齿、细径管、和瘦高齿等一大批不同规格系列产品，不但对现有制冷剂空调性能有大的提高，对替代制冷剂空调也是适用的。目前已大量供应国内外市场。另外我们与清华大学联合开发了铜管单管传热实验台，目前是国内同行业唯一的实验台，

8、它能够摹拟空调工况测试铜管的传热性能，对铜管材的研究具有指导意义。同时在加工工艺研究和模具的开发上，积极引进国外技术，为我们的产品研制和生产创造了有利的条件。11 瘦高齿细径、薄壁、高齿等单旋向内螺纹双旋向等高齿（普通）“M”型（双头）断续齿交叉齿（网状齿）12 型号 项目50.24+0.1650.22+0.186.35*0.26外径 D（mm）556.35底壁厚（mm）0.200.220.26齿高（mm）0.140.180.20槽底宽（mm）0.1630.190.183齿顶角（）404240螺旋角（）18818螺纹条数 （条）403655每米克重 （g/m）3437.4457内表面积（mm2

9、/cm）/内表面积比/传热性能预测Kw/m2k蒸发/冷凝/爆破压力（Mpa）21.3519.517.714超细径内螺纹铜管 。适用于空调机的小型化和新冷媒高强度的需求。用于高能效比微型空调机的蒸发器。目前韩国企业大量采用，生产小型空调出口美国。国内企业有些厂家已经开始设计。论证工作。目前蒸发器用管逐步由7 向6.35和5发展的趋势。冷凝器用管由9.52向8或7.94发展的趋势。15 型号项目70.3070.29(24)7.940.31 9.520.28 外径D（mm）777.949.52底壁厚（mm）0.250.240.250.26-0.28齿高（mm）0.220.190.180.17-0.2

10、0齿顶角（）20151525螺旋角（）182424181617 如前图所示的瘦高齿内螺纹铜管，其强化换热系数大大提高，根据有关资料，其用于R410A制冷剂时，冷凝换热系数是普通内螺纹管的1.5倍，蒸发换热系数是普通内螺纹管的1.4倍。用于R407C制冷剂时，冷凝换热系数是普通内螺纹管的1.3倍，蒸发换热系数是普通内螺纹管的1.3倍。这种齿型的内螺纹管之所以产生如此好的传热强化效果，主要表现在齿顶角较小（150250），齿型尖细，较高的齿也可以有较大的槽底宽，冷凝时沟槽底制冷剂液膜变薄，减少了热阻。尤其是对使用R407C制冷剂时效果最明现，这为空调机的整体性能的提高又提供了一种选择、改进的方向。

11、由于其传热效率高，即使采用替代制冷剂，换热性能的提高也足以缩少换热器体积，这为空调机的整体性能的提高又提供了一种选择、改进的方向。我们通过整机试验，在同等状况下空调能力提高2%3%。（R22制冷剂）18 用于采用新冷媒（R410AR407C）的高能效比空调机蒸发器，主要用户为美国企业、日本企业等。为了保证瘦高齿管的涨后性能，在齿形设计上我们作了专门研究，使涨后齿高下降很小，不使传热性能下降。在6.35-9.52外径范围内，瘦高齿管有着优良的传热性能，平均比普通内螺管提高1.3-1.4倍。瘦高齿传热特性2021 蒸发传热的强化，依靠螺纹所产生的离心力使液体均布，从而增加液体的过热度和受热面积，另

12、外多条螺纹形成较多的蒸发核心，但较高的齿会使肋化效率降低和增加流动阻力，为解决这个矛盾，金龙公司开发出了齿上开小槽的内螺纹铜管，称为“M”型齿内螺纹铜管，并申报了专利。实验表明：M型冷凝时低质量流速下系数上升明显，这主要是M型齿管同时兼有大的槽底宽，有利于制冷剂排出，减小液膜厚度的缘故 根据我们的空调整机试验，该型产品用于外机，在内机不变，其他条件相同下冷量上升70-80w。某型热泵空调试验，制热量上升100w左右。22 1002003004002000300040005000600070008000900010000200001比 2高 15%蒸发 换热系数,W/(m 2K)制冷剂质量流 速

13、,kg/(m 2s)9.52 M型 齿 9.52普通 齿10020030040030004000500060001比 2高 7%冷凝换热系数,W/(m2K)制冷剂质量流 速,kg/(m 2s)9.52 M型 齿 9.52普通 齿24断续齿管齿型实物图片2580 901002003002000300040005000600070008000900010000 9.52 0.30+0.20 530 180 60 9.52 0.30+0.19(断 续 齿）蒸发 换热系数,W/(m 2K)制 冷 剂 质 量 流速,kg/(m 2s)80 90100200300800900100020003000400

14、0500060007000800090001000020000 9.52 0.30+0.20 530 180 60 9.52 0.30+0.19(断 续 齿）蒸发 压力损失,pa/m 制 冷 剂 质 量 流速,kg/(m 2s)2660 70 80 901002003004000500060007000冷凝换热系数,W/(m2K)制 冷 剂 质 量 流速,kg/(m 2s)9.52 0.30+0.20 530 180 60 9.52 0.30+0.19(断 续 齿）60 70 80 9010020030070080090010002000300040005000 9.52 0.30+0.20

15、530 180 60 9.52 0.30+0.19(断 续 齿）冷凝压力损失,pa/m 制 冷 剂 质 量 流速,kg/(m 2s)27 7.交叉齿内螺纹管 28交叉29 交叉齿内螺纹管的特点（1）增加液体的过热度和传热面积。（2）形成了较多的蒸发核心。（3）强化了紊流。（4）适合于蒸发器用管。（5）目前主要用户是韩国企业。30空调制造工艺对铜管性能的影响 铜管材的是用在两器上最终在空调性能上体现出来，这又涉及到两器中外翘片结构和尺寸，两器在空调中的配置状态，以及压缩机的性能，尤其是制造过程中的胀管工艺的控制。胀管工艺，在芯头的作用下，对内螺纹有破坏作用，破坏的程度取决于胀量的大小，一般齿高降

16、低001-0.02mm,槽宽增加，底壁减薄，对内螺纹的换热性能影响是冷凝换热系数略微降低，蒸发少许增加。整体传热系数受铜管外表面和铝翘片的接触热阻影响较大，较大的胀量会对内螺纹造成较大的破坏，从而降低内表面的强化作用，较小的胀量，会使接触热阻增大，两者都会使整体传热系数降低。31空调制造工艺对铜管性能的影响 前面已经讲到的内螺纹的传热性能与其齿型和参数密切相关，其传热性能不是指金属材料本身的导热性，而是与管子表面形状有关的传热系数，如果管子性能低，应该从管子参数去找原因，因为生产内螺纹管决不能比猫画虎。目前我们所作的实验是单管性能，是国内外通用的传热实验方法。产品各参数及性能经过严格检查的检测。这样能保证管子的传热性能。32结语 高性能内螺纹管的开发在我国才刚刚开始，目前所做的管子并非最好，随着研究的深入，更高性能的齿型型管，将逐渐成熟起来。这需要我们空调和铜管制造者共同努力。以促进我们的事业共同发展。欢迎多提宝贵意见谢谢大家！