帶直管段異形換熱管及其在線制管加工工藝制造技術

本發明專利技術公開了一種帶直管段異形換熱管，至少包括管體，及由所述管體合圍形成的介質通道；所述管體具有異形管壁，所述異形管壁將所述介質通道劃分為多個周邊換熱區及一中心換熱區；多個所述周邊換熱區的橫截面積分別與所述中心換熱區的橫截面積大致相同；所述管體至少包括一直管段。本發明專利技術還提供了上述帶直管段異形換熱管的在線制管加工工藝。本發明專利技術成本低，制造便利，適用于石油、化工、化肥、鍋爐、制藥、食品、電力、核能、環保、供熱等多種行業中用作高效換熱器或換熱設備的用管。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及金屬管加工
，尤其涉及一種用于換熱器等換熱設備的帶直 管段異形換熱管。本專利技術還涉及前述帶直管段異形換熱管的加工工藝。
技術介紹
按GB/TM590-2009《高效換熱器用換熱管》標準，我國現行的換熱器用高效 換熱管共分為四大類型，分別為T型槽管、波紋管、內波外螺紋管、內槽管。它們最大 的共同點在于都是通過冷加工工藝在金屬基管(直光管)上制造加工出來的換熱管。如圖1所示，現有技術中的T型槽管，在金屬基管1的外壁上通過冷加工形成密 集的螺旋狀T型凹槽11。T型槽管按結構形式可分為I型，管外壁呈T型槽道，管內 壁表面光滑；II型，管外壁呈T型槽道，管內壁表面呈波紋狀。如圖2所示，現有技術中的波紋管，在金屬基管1上通過冷加工形成管內、外表 面均呈波紋狀11的換熱管。如圖3所示，現有技術中的內波外螺紋管，在金屬基管1上通過冷加工形成管外 壁呈螺紋11、管內壁呈波紋狀12的換熱管。如圖4所示，現有技術中的內槽管，在金屬基管1的內壁通過冷加工形成凹槽11 的換熱管。內槽管按結構形式可分為I型，軸向凹槽；II型，螺旋狀凹槽。上述四大類換熱管與未經冷加工直接用作換熱管的金屬直光管相比，因為在金 屬基管上具有冷加工所形成的槽形、波形等，強化了傳熱效果，因此有效地提高了換熱 管的換熱面積和換熱效率，故被稱為換熱器用“高效”換熱管。上述這四大類換熱管都是以無縫金屬直光管作為基管通過冷加工成型的，其冷 加工工藝主要是對無縫金屬直光管做形狀的變化。進一步地，這四大類換熱管都是在無 縫金屬直光管的內、外壁上進行冷加工，加工幅度受管壁厚度所限，因此難以再大幅度 地提高換熱面積。現有技術中的換熱管在做熱交換時，水、油、氣等換熱介質在換熱管內流通， 借助于換熱管壁實現與換熱管外的其他介質之間交換熱量的技術目的。在熱交換過程 中，靠近換熱管管壁區域的換熱介質所進行的熱交換比較充分，換熱效率較高；而遠離 換熱管管壁、位于換熱管中心區域的換熱介質的熱交換并不充分，因此現有技術中的上 述換熱管雖經過一定改進，但整體換熱效率仍較低。并且，現有技術中的換熱管在生產、使用過程中還存在以下幾點明顯的不足1、受制于冷加工設備的規格限制，換熱管成品在規格、長度等方面均受到很大 的局限；2、由于有冷加工步驟，原材料的損耗較大；3、由于冷加工過程復雜，導致產品的加工精度參差不齊；4、冷加工工藝的檢驗方法和檢驗手段難以保證成品質量；5、受加工工藝限制，制管效率不高；6、這四大類換熱管大多具有特殊的外型，給換熱器設備的制作諸如對波紋管、 外槽管的折流板的處置帶來許多不便；7、這四大類換熱管都經過冷加工，管體上存有殘余應力，在介質通過時會形 成湍流，強化了換熱管的局部腐蝕，因此對換熱器設備的使用壽命造成了一定的負面影 響。現有技術中的換熱管由于上述原因，進入了一個技術瓶頸，換熱面積、換熱效 率難以再大幅度提高，制約了換熱器的發展，難以滿足市場的需求。因此，本領域的技術人員一直致力于開發一種換熱效率高的換熱管及其加工工 藝。
技術實現思路
有鑒于現有技術的上述缺陷，本專利技術所要解決的技術問題是提供一種換熱效率 高的帶直管段異形換熱管。為實現上述目的，本專利技術提供了一種帶直管段異形換熱管，至少包括管體，及 由所述管體合圍形成的介質通道；所述管體具有異形管壁，所述異形管壁將所述介質通 道劃分為多個周邊換熱區及一中心換熱區；多個所述周邊換熱區的橫截面積分別與所述 中心換熱區的橫截面積大致相同；所述管體至少包括一直管段。較佳地，所述異形管壁由多個弧形表面連接形成。較佳地，所述多個弧形表面為所述管體經過壓制加工獲得的連續的冷軋加工面。較佳地，所述異形管壁與所述直管段光滑連接。較佳地，所述管體為金屬焊管。較佳地，所述管體呈直線狀或螺旋狀。本專利技術的帶直管段異形換熱管采用異形的管壁，將現有技術中橫截面積比較大 的中心換熱區縮小，與周邊換熱區的橫截面積接近或相同，改善了介質通道內中心換熱 區的換熱效率，從而提高了整個帶直管段異形換熱管的換熱效率。因此本專利技術的帶直管段異形換熱管在整體換熱效率上大致為現有換熱管的數 倍，要大大高于現有的換熱管。本專利技術還首次采用焊管為原材料，而焊管的成本比現有技術中用作換熱管原材 料的無縫管的成本至少低20%左右，因而本專利技術大幅度地降低了換熱管的制造成本。并且，本專利技術的帶直管段異形換熱管由于具有光滑的外表面，在制造換熱器設 備時，帶直管段異形換熱管與管板的密封效果好，更適于現有換熱器設備的制作技術， 其設計壽命和使用壽命大大高于現有的四大類換熱管。本專利技術的帶直管段異形換熱管的末端留有一定長度的直管段(直圓光管)，與中 間的異形段圓滑過渡，不會產生急劇變形，在與管板焊接的條件下，可以保證焊接時帶 直管段異形換熱管與管板融為一體或保證有足夠的焊腳尺寸高度。在與管板為脹管的條 件下，本專利技術的帶直管段異形換熱管的圓光管段可以控制在40mm左右，以利于脹管作 業的可靠性，滿足后續制作換熱器設備的工藝中的需要。本專利技術的帶直管段異形換熱管，具有結構簡單，成本低，制造便利等有益效果，適用于石油、化工、化肥、鍋爐、制藥、食品、電力、核能、環保、供熱等多種行 業中用作高效換熱器或換熱設備的用管。本專利技術的另一目的在于提供一種工藝簡單、加工方便、產品質量性能可靠的生 產上述帶直管段異形換熱管的加工工藝。為實現上述目的，本專利技術還提供了上述任一帶直管段異形換熱管的在線制管加 工工藝，至少包括步驟一，獲得一金屬圓管；步驟二，將所述金屬圓管放置入輥機； 步驟三，受一系列的異形壓模擠壓后，所述金屬圓管形成設定的橫截面形狀，獲得所述 帶直管段異形換熱管。較佳地，所述步驟一中，所述金屬圓管為焊管。較佳地，異形管壁的所述橫截面形狀為多個弧形表面；直管段與異形管壁光滑 連接。較佳地，所述多個弧形表面為所述管體經過壓制加工獲得的連續的冷軋加工本專利技術中的異形模具在設計時必須考慮一下因素1、異形模具的結構設計中不 應留有尖銳角的存在，以防止換熱管在使用時所存在的應力集中造成的管壁裂紋。2、異 形管壁要與換熱管的直徑與壁厚相匹配。3、異形要與換熱設備的設計與使用要求相適 應。4、增加換熱管的最佳換熱面積和換熱效率是異形模具設計的出發點。本專利技術的帶直管段異形換熱管的在線壓制工藝應遵循以下要求1、帶直管段異 形換熱管的產品質量標準應嚴格按相關熱交換器用焊管質量標準要求實施；2、帶直管段 異形換熱管的焊縫必須100%渦流檢測合格，100%水壓試驗合格；3、帶直管段異形換 熱管應進行高溫回火定型，嚴防產品形狀回彈；4、帶直管段異形換熱管應通過在線熱處 理，消除熱處理擠壓殘余應力；5、帶直管段異形換熱管的在線壓制模具應具有開啟閉合 功能，可根據顧客需求在焊管兩端留有足夠長的圓光管段，以利換熱管制造；6、帶直管 段異形換熱管的內外表面異形位置均無尖銳角或棱角存在；7、帶直管段異形換熱管的兩 端圓光管段與中間的異形段應圓滑過渡，不能急劇變形。本專利技術的加工工藝與現有技術中換熱管加工工藝相比，由于沒有大量的冷加工 作業，無需大量冷加工作業場地、專門冷加工設備和專業技術工人，節省了一次投資費 用和生產制造成本，因而大幅地降低了換熱管的生產成本，提高了制造效率，具有穩定 的加工質量。由于沒有冷加工，本專利技術本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種帶直管段異形換熱管，至少包括管體，及由所述管體合圍形成的介質通道；其特征在于：所述管體具有異形管壁，所述異形管壁將所述介質通道劃分為多個周邊換熱區及一中心換熱區；多個所述周邊換熱區的橫截面積分別與所述中心換熱區的橫截面積大致相同；所述管體至少包括一直管段。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：孔祥鋒，
申請(專利權)人：上海科米鋼管有限公司，
類型：發明
國別省市：31[中國|上海]