内螺纹铜管发展趋势及铜管新产品简介

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20000
φ 9.52×0.30+0.20×53 ×18 ×60 φ 9.52×0.30+0.19(断续齿）
0
0
蒸发 换热系数, W/(m 2K)
蒸发 压力损失 , pa/m
10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000
10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000
5000
4000
1比 2高 15%
300 400
1比 2高
3000 100 200 300
7%
400
制冷剂质量流 速, kg/(m2s)
制冷剂质量流 速, kg/(m2s)
22
断续齿管齿型实物图片
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断续型齿传热特性
φ 9.52×0.30+0.20×53 ×18 ×60 φ 9.52×0.30+0.19(断续齿）
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瘦高齿（小齿顶角）内螺纹铜管 的特点
• 用于采用新冷媒（R410A／R407C）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Φ6.35- Φ9.52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。
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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。
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。
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内螺纹铜管发展趋势
小齿 顶角
齿型多 样化
高齿
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3、瘦高齿（小齿顶角） 内螺纹铜管
型号 项目 外径D（mm） 底壁厚（mm） 7 0.25 φ7×0.30 φ7×0.29 (24) 7 0.24 Φ7.94×0.31 7.94 0.25 φ9.52×0.28 9.52 0.26-0.28
齿高（mm）
齿顶角（°） 螺旋角（°）
0.22
20 18
5
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 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。
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我公司高效内螺纹传热管（无缝）按 旋向和其齿型特征分类为：
等高齿（普通） 瘦高齿 单旋向
细径、薄壁、高齿等
“M”型（双头） 断续齿
内螺纹
双旋向 交叉齿（网状齿）
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Golden copper新品
12
型号
项目
φ5×0.24 +0.16
φ5×0.22 +0.18
Φ6.35*0.26
外径 D（mm） 底壁厚（mm） 齿高（mm） 槽底宽（mm） 齿顶角（°） 螺旋角（°） 螺纹条数 （条） 每米克重 （g/m） 内表面积（mm2/cm） 内表面积比 传热性能预测 蒸发 2 Kw/m · k 冷凝 爆破压力（Mpa）
2000 80 90 100 200 300
2
1000 900 800
80 90 100
200
300
制冷剂质量流 速, kg/(m s)
制冷剂质量流 速, kg/(m2s)
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断续型齿传热特性
7000
φ 9.52×0.30+0.20×53 ×18 ×60 φ 9.52×0.30+0.19(断续齿）
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M型齿传热特性
蒸发 换热系数, W/(m 2K)
20000 φ 9.52 M型 齿 φ 9.52普通 齿
6000 φ 9.52 M型 齿 φ 9.52普通 齿
冷凝换热系数, W/(m2K)
10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 100 200
18
瘦高齿传热特性
20
5、双头（又称M型齿） 内螺纹铜管的特点
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。
60 70 80 90 100
200
2
300
制冷剂质量流 速, kg/(m s)
制冷剂质量流 速, kg/(m2s)
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7.交叉齿内螺纹管
27
交叉齿传热特性
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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。
0 0
5000 4000
φ 9.52×0.30+0.20×53 ×18 ×60 φ 9.52×0.30+0.19(断续齿）
0
0
冷凝换热系数, W/(m 2K)
6000
3000
冷凝压力损失 , pa/m
5000
2000
4000
1000 900 800 700 60 70 80 90100 200 300
0.19
15 24
0.18Hale Waihona Puke Baidu
15 24
0.17-0.20
25 18
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瘦高齿实物图片
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3、瘦高齿（小齿顶角）内螺纹铜管 的特点
• 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 （150~250），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。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）
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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，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。
内螺纹铜管发展趋势及
铜管新产品简介
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 来弥补这方面的不足。 2
细径
薄壁
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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。
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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。
5 0.20 0.14 0.163 40 18 40 34 / / / / 21.35
5 0.22 0.18 0.19 42 8 36 37.44 / / / / 19.5
6.35 0.26 0.20 0.183 40 18 55 57 / / / / 17.7
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Φ7 向Φ6.35和Φ5发展的 趋势。 • 冷凝器用管由Φ9.52向Φ8或Φ7.94发展的趋势。
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内螺纹管几何参数对换热性能的影响
项目 齿高 湿周 内径 齿条数 蒸发器 越大越好 越小越好 有一最佳值 冷凝器 有一最佳值 越大越好 另有一最佳值
槽底宽 齿顶角 螺旋角
越大越好 越小越好 有最佳值
越大越好 越小越好 大些好
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内螺纹管不同齿形的传热强化特性
• 研究表明：针对R22制冷剂，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 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 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。
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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。
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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：（1） 增大了换热面积；（2）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 而增加了润湿表面；（4）增加了液膜的湍流度（紊流 度、扰流度）。 • 对于冷凝器（管内冷凝过程）增强传热的原因有： （1）增大了管内换热面积；（2）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 的制冷剂液膜厚度（此液膜不利于传热）；（3）它增 强了液态制冷剂的湍流程度，增强了气液两相的混合。