内螺纹铜管齿形参数对传热性能的影响

自20 世纪70 年代首次应用于空调换热器，内螺纹铜管已经成为制冷换热设备中不可或缺的材料。由于内螺纹强化管比光面管的换热性能有显著提高，因而在蒸发器和冷凝器中已得到广泛应用。内螺纹强化管不仅能够提高制冷系统的传热效率从而提高空调能效比，而且对降低空调制造和运行成本也起到了关键的促进作用。随着全球经济的快速发展，在人类寄于生存的地球上，环保压力与能源危机让我们感到越来越沉重，大到国民经济的发展，小到制冷空调行业的趋势，节能、环保是必由之路。

我国于2004 年发布了《房间空气调节器能效限定值及能源效率等级》标准(1～5 级，1 级为最高)，近期将要求我国房间空调器的能源效率等级到2010 年达到2 级以上，低于该等级能效比的产品将禁止进入我国市场[324 ] 。高能效空调器的发展需求，使得现有制冷元器件换热能力的提升成为关键。内螺纹管作为空调器的主要换热部件，对其研究的深入，验证各齿形参数对换热性能的影响程度，才能把握内螺纹铜管管型的设计尺度，优化各齿形参数，从而研发高效传热管以满足市场需求。

笔者针对其所在公司开发的不同齿形铜管进行传热试验，并对比分析各参数对传热性能的影响，从而以此为方向优化出更高效内螺纹铜管，使其对空调系统和换热器的能效提高起到促进作用。

1 单管传热性能试验的目的

目前家用空调市场上，各厂家都在加紧研制高能效比、低成本的空调系统。内螺纹铜管的传热性能对空调换热器能效比有重要影响，同时优化齿形对降低其单位长度质量、节省原材料有很大帮助。通过模拟内螺纹单管空调工况，找出各齿形参数(齿高、齿顶角、齿条数、螺旋角、螺纹数)对内螺纹单管传热性能的影响程度。利用得到的蒸发冷凝传热性能数据，从综合的角度分析改进各主要参数，从而期待设计出一种综合性能大幅提高并且能够大批量生产的内螺纹铜管。

2 传热性能试验方案及数据处理方法

在相同试验工况下，对具有相同外径不同管内齿形参数的内螺纹管分别进行传热试验。由于试验时严格控制试验工况使其保持不变，因此试验测得的不同管型的蒸发、冷凝传热性能数据具有可对比性。

通过试验得到各管型传热测试的多组数据，经取直修正处理形成性能线性图。由图可以算得线性斜率及管型传热性能随制冷剂质量流量变化的线性方程，并由方程式得到每个质量流速所对应的换热系数。以普通齿(开发较早，齿形参数简单，易加工，并广为应用) 的内表面换热性能系数为基准，将其他管型参数的内螺纹管与其进行对比，从而可知齿高、齿顶角、螺旋角、齿条数中的任一种具体参数对此规格内螺纹管性能的影响。然后，利用对比得出的各种数据分析各管型传热性能的优劣，并确定新型内螺纹管的优化方向。最后，结合内螺纹管加工工艺进行科学的管型优化设计并制造出一种新的内螺纹管型。对这种新管型再次进行相同工况条件下的蒸发、冷凝传热性能试验，并与普通齿单管传热试验数据作图对比，得出管型优化的方向。

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