[科普中國(guó)]-內(nèi)螺紋管

內(nèi)螺紋管即在管內(nèi)壁加工出一條或幾條螺旋上升的膛線，從斷面看是矩形凹槽。內(nèi)螺紋管也叫干蒸管、內(nèi)肋管或內(nèi)翅管。在中央空調(diào)機(jī)上它主要應(yīng)用于干式蒸發(fā)器上。

內(nèi)螺紋管工作原理工質(zhì)在管內(nèi)受熱蒸發(fā)過(guò)程中，隨著熱負(fù)荷的增大，原先為核態(tài)沸騰的工況因水不能及時(shí)補(bǔ)進(jìn)壁面而轉(zhuǎn)變?yōu)槟B(tài)沸騰，此時(shí)壁面與蒸汽膜相接觸，放熱系數(shù)急劇下降，管子得不到良好冷卻而使管壁溫度急劇上升，造成受熱面過(guò)熱而燒損。防止膜態(tài)沸騰傳熱惡化的關(guān)鍵是要使管內(nèi)壁上的環(huán)狀水膜的水能得到及時(shí)補(bǔ)充，而水源就是中心汽流中的水滴。要使中心汽流中的水滴沉積到水膜上一般有兩種方法，一是利用水滴本身的慣性力，這就需要提高汽流的紊流度，通常依靠增加流體流速來(lái)實(shí)現(xiàn)，這會(huì)使流道阻力增加。另一種方法是在流速不高的情況下利用離心力使水滴到達(dá)管壁。內(nèi)螺紋管就是采用了后一種方法。

工質(zhì)在內(nèi)螺紋管內(nèi)流動(dòng)時(shí)在螺旋上升的內(nèi)螺紋作用下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，汽流中的水滴便在離心力的作用下不斷向管壁靠近，最后到達(dá)管壁而使水膜得到補(bǔ)充。另外，內(nèi)螺紋矩形凹槽中的水膜因三向黏附力作用也不易被汽流帶走，使水膜得以持續(xù)保持，不被立即蒸干。當(dāng)然，內(nèi)螺紋另一方面還增加了管內(nèi)流體的紊流，提高了對(duì)流放熱系數(shù)，使傳熱得以強(qiáng)化，管壁得到更好的冷卻。1

焊接法加工內(nèi)螺紋管焊接法是采用在銅帶上直接軋制成螺紋再焊接的方法。

生產(chǎn)工藝流程如下高精度銅帶→螺紋軋制→成形焊接→定徑→精整卷取→退火→包裝。

焊接管的主要原料為TP2材質(zhì)的紫銅帶。生產(chǎn)時(shí)，銅帶頭尾焊接保證生產(chǎn)線連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。銅帶首先經(jīng)過(guò)滾壓螺紋工序，根據(jù)螺紋形狀的不同，選擇不同數(shù)量的壓紋輥。

壓過(guò)螺紋的銅帶經(jīng)數(shù)道成形輥成形后進(jìn)行高頻焊接。為了保證管徑的均勻和尺寸，焊接后首先用刮刀去除外毛刺，然后經(jīng)過(guò)定徑輥定徑，以保證管材的外徑和橢圓度符合技術(shù)要求。

生產(chǎn)的關(guān)鍵工序焊接法內(nèi)螺紋管成形工藝過(guò)程如下圖所示。

內(nèi)螺紋焊接銅管生產(chǎn)流程中最關(guān)鍵的兩個(gè)工序?yàn)槁菁y軋制和焊接。

1、螺紋軋制。壓紋輥的設(shè)計(jì)和制作是焊接成形的核心技術(shù)，設(shè)計(jì)不科學(xué)的壓紋輥會(huì)導(dǎo)致銅帶變形不均勻，造成周期性的焊接缺陷，同時(shí)縮短軋輥的使用壽命。

2、高頻焊接。高頻焊接的線速度非?？?，一般平均速度在150m/min左右，如此快的加工速度，對(duì)擠壓和導(dǎo)向軋輥的精度提出了更高的要求。2

在世界空調(diào)和制冷行業(yè)用銅管中，目前焊接管所占的比例還很小。除了對(duì)焊接管的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)障礙外，制約推廣焊接管的重要原因之一是原材料（銅帶）的成本較高，同時(shí)由于這種工藝技術(shù)難度大，目前還處在發(fā)展階段。

拉伸法加工內(nèi)螺紋管拉伸法生產(chǎn)的內(nèi)螺紋銅管為無(wú)縫內(nèi)螺紋銅管，無(wú)縫內(nèi)螺紋銅管是目前空調(diào)制冷行業(yè)普遍采用的傳熱管，其加工方法歸納起來(lái)主要有兩種：一種是擠壓拉伸法；一種是旋壓拉伸法。

擠壓拉伸法擠壓拉伸法與光面管襯拉法相似，在拉伸過(guò)程中，由于受到力的作用，螺紋芯頭在變形區(qū)內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而管子不轉(zhuǎn)動(dòng)，只做軸向直線運(yùn)動(dòng)，在拉伸外模及螺紋芯頭的作用下，管子內(nèi)壁被迫擠壓出螺旋凸筋，從而成形內(nèi)螺紋管，見(jiàn)下圖。

這種方法雖然裝置簡(jiǎn)單，但不易使螺紋溝槽深度達(dá)到理想狀態(tài)，因在擠壓成形過(guò)程中，材料在被拉伸的軸向上容易流動(dòng)，而在成齒的徑向上流動(dòng)困難，且螺紋起槽處處于滑動(dòng)摩擦，應(yīng)力大，溫度高，更難以加工小直徑薄壁內(nèi)螺紋管。

旋壓拉伸法旋壓拉伸法有兩種方式：一種是行星滾輪旋壓，另一種是行星球 模旋壓。它的加工原理是用幾個(gè)行星式回轉(zhuǎn) 的輥輪或滾球?qū)懿耐獗砻孢M(jìn)行高速旋壓，使材料產(chǎn)生塑性變形，螺紋芯頭上的螺旋齒映像到管材的內(nèi)表面上，從而形成內(nèi)表面上的螺紋。這種方法與擠壓拉伸法相比，不但 能變滑動(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦，降低起槽應(yīng)力， 而且能加工較深的螺紋溝槽，管子經(jīng)旋壓加工也大大改善了其力學(xué)性能。2

產(chǎn)品應(yīng)用內(nèi)螺紋管也叫干蒸管、內(nèi)肋管或內(nèi)翅管。在中央空調(diào)機(jī)上它主要應(yīng)用于干式蒸發(fā)器上，熱交換時(shí)，管外的誰(shuí)被管內(nèi)蒸發(fā)膨脹的冷媒所冷卻；它也應(yīng)用于家用和商用空調(diào)熱交換器上或用于高熱管。內(nèi)螺紋管單位長(zhǎng)度的內(nèi)表面積為普通光面銅管的1.5~2倍，其傳熱系數(shù)為同規(guī)格光面銅管的1.5~2.4倍。而對(duì)載體流阻僅增加3-5%，可節(jié)能20~35%，適制冷空調(diào)器整機(jī)重量減少了10~25%。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

杜強(qiáng) - 高級(jí)工程師 - 中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所