空调机热交换器用铝翅片.pdf

铝加工 4 5 (空调机热 交 换器用铝翅片 旦 一 z -J _一 ，一 【摘要】随着人们 生活水平的提高 对空调机的需求日 益增加 对空调机的性能、轻型化，小型化的要求也越来越高。为满足用户要求 空调机的性能 结构不断改善 其 中热交换器用散热铝 翅片的薄壁化是关键之-本文介绍了散热翅片用台盎、加工工艺、表面蔓 睡 工艺及发屉趋势 对空 调 机生产 厂家 有一 定参考 价值 关 空吼 收 锟 1 前 言。2-1 热交 换嚣的结 构 目前 随着社 会各界对空调机需求 日盏扩 大，尤其 家庭使用空调机 逐渐普及，给空调机 生 产事业带来了勃勃生机。因空调机市场的 扩 大 人 们对空调机 性能 的要求也 越来越 严 格，例如节 能、占地 小和美观大 方 等，因此需 要提高 空调机 的压缩机、热交换器及 散热 翅 片等部 件的基本 性 能，尤其 对控制 系统要进 行技 术革 新。空调 用的热交换器多数用管式散热 片热 交 换 器，为 达到 高性 能、小型 化 及轻 量 化 目 的，要 改善结构，制 造适宜 的翅 片形状、缩 小 翅 片同距，减薄 翅片 厚度 及提 高翅片 表面 的 亲水性和耐蚀性 等。有关 热交 换器 的技术革 新，就铝 翅片而 言，是降低材料 的厚度和提高材料的强度。同 时要研究 提高 铝翅 片亲水性 及耐 蚀性 的技术 工艺，开 发新型预涂翅片。2 空调用 的热交换器 任 遵 器 青 镪如 Ir。2 6 6 0 4 青 岛 四沆 中路 2 6 2号 陈 小 青 西 南铝加 工厂 6 3 1 3 2 6 重庞 九龙坡 区西 彭镇 收稿 日期：1 9 9 5-0 3 1 5 最近 家用的室 内空调机和工业 用的标 准 空调机多数是冷暖兼用的空调机，是属蒸气 压缩式冷冻机 的一种 构成蒸气压缩式冷 冻 机 的主 要部 件是：压缩机、蒸 发器、冷疑器 和 膨胀阔等，热 的吸收 与排放 通过这些部 件使 制冷剂压缩、黪胀和蒸 发，空调机为家庭或 工 作室供暖或致冷。作为空调机用的热交换 器由蒸发器和 冷 凝器构成，热 交换器 目前主 要有 空 冷式和 水 冷式两种。热交换器壁介于制冷剂和冷却剂(或空气)之间，利用相互间的温度差进行热 交换 和空 气进行热交换的称为空 玲式，和水 进行热交换 的则称 为水 冷式。家 用和工业 用 的空调机 的热 交换器一 般是 空冷式 的，即 管 式散热 片热交换器。管式 散热片热交换器 的空 气侧是铝质管 式散热 片，而制 冷剂 倒为铜 质导热。制 冷剂 侧 通过制冷剂相态变化进行导热，其导热率太，而空气 侧通过空气流动导热，因此导热率小 为增 加导 热，导热面 积应是制 冷剂侧 的 1 0 3 0倍，空气侧导热面 积是 由铝 翅片面积 决定 的 为使制冷剂 侧和空气侧的热阻抗达到平 衡，应增 加导热面积，这就要求 降低散热 片的 厚度(O 1 0 0 0 1 2 0 ram)和缩 小散 热 片的 间 维普资讯 http:/ 4 6 铝加工 1 9 9 5，V o 1 1 8，3 距(I _ O 2 2 ram)。管式散热片热交换 器如图 所示。管 式散热 片热 交换器 2 2 改善热 交换 器的性能 为提高热交换器性能，使其小 型化 轻量 化，就 要增加热交换器 的交 换热量。管式散 热 片热交换器的交 换热量 由下式 表示。Q=K 凡 T 式中，K 一热通过率 A I 一空气侧传热面 积；卜空气和制冷剂的温度差。提高 热交 换器 的性能，就是 增大交 换热 量 Q，从公式看 出，只有增大空气侧导热 面积 A I、空气 和制 冷剂 的 温度差 T及 热通过 率 才能达到 目的。其中，空气和制冷剂的温度差 取决 于 使 用条 件；增 大空 气 侧导 热 面 积 A I，就要 增大 翅 片 的 表面 积 提 高 热 通过 率 K，就要增大空气侧热导率和制冷剂侧热导 率。空气侧的对流热导率。即使考虑了空气 和制冷剂的导热面积比，但制冷剂冷凝和沸 瞎的热导率也相当小。由此可知，用提高空气 热导率比提高制冷剂热导率更重要。因此，提 高散热翅片的热导率是关键课 题。提高散热翅片性能，降低空气制冷剂的 热阻，选是 目前研究热交换器的主要课题。3 散热翅片用 的原材料 3 1 翅片 用的原料 散热翅片原料要求高的导热性 成形性、耐 蚀性及重 量 轻等，纯铝基本满 足上 述诸 性 能要求，因此热交换器的散热翅片原料普遍 使用纯铝 系合金。表 I列出铝翅 片材 的化学 成分及力学性能。表 l 空调机热交换器用的铝翅 片材 趣片成形 翅 片材 化学成 分(wt )力 学性 能 届服 强度 沆拉 强强 伸长辛 方式 名称 状态 s i F e Cu M n ZT A1 (MP a)(MP a)()A3 0 0 0 1 6 0 6 1 0 0 8 0 0 1 其余 4 0 9 5 3 5 (11 00)A1 0 0 拉 耀 式 H 2 2 01 0 0 7 1 0 0 1 0 0 I 其亲 9 0 I 1 0 2 8 (1 2 0 0)A50 H2 2 0 I 1 0 3 O 0 0 1 0 0 1 其余 9 0 1 l O 2 5 (1 0 5 0)变 薄 MF 0 3 H 2 6 0 0 8 0 I 7 0 O 2 O 2 3 0 0 1 其昔 I 0 1 4 5 1 5 MF 0 2 H2 6 0 0 6 O I 0 0 2 O 1 0 0 O 1 其亲 1 4 5 l 5 5 1 0 拉深 式 F K0 3 H2 6 0 0 9 0 2 9 0 0 7 O O 1 0 1 1 乓糸 1 6 8 1 8 l 5 上 述 二 MF0 3 H2 6 00 8 0 I 7 0 0 2 0 2 3 3 0 A1 00-H1l l 39 99 37 9 0 2 8 A50-H2 2 1 23 l2 9 20 7 0 2 4 用变薄拉深成形方式生产的散热翅片要 求材 料具有 如下性 能：(】)高 临界拉深率；(2)良好 的 向外扩张性；(3)较高的强度。散热 翅 片材料发展顺序是 F K 0 3 一MF 0 2 一MF 0 3 其 中 F K0 3是 开孔 和 内韶边 加工 优 良的材料，而后 又开 发出薄壁、临界变薄；b n-r 率 好和 向 外扩张性 优 良的 MF 0 2。F K 0 3成分中的 z r 被 Mn取 代，形 成均 匀分 散 的 A 1 Mn微 细折 出 物，提高 临界变薄拉深率，防止散热 翅片尖端 微小裂纹，改善 向外 扩张性，从而制 得 MF 0 2 材，根据 Mn量对变薄 拉深加工性 的影 响，经 过 深 入研 究而 制 得 MF 0 3，该 合金 变 薄 拉 深 面摩擦系数低，成品率高，变薄拉深；b n-r 性优 于 MF 0 2。热 交换 器的散热翅 片是 用拉深 式 加工 的，因此要求其材质具有高的延展性。4 铝散热翅 片材的表面处理 4 1 表 面处理 的必要 性 热交换器铝散热翅片要求力学性能、轻 量化、亲水性及除霜性等多种性能，为满足上 逑性 能，必 须对 翅片材进行表面处理，提高其 耐蚀性、亲水性及成形性。4 1 1 耐蚀性 空 调机热 交换器 的铝 翅片表 面，在 室 内 降温运 转时其表 面凝结 水 呈湿 润状态，而 运 转停 止时则呈干燥状 态，这样干 湿反复 交替 进行，在该状态下铝翅 片表 面易腐蚀 热 交换 器铝翅片在室外受带盐分大气 浸蚀 或不 同程 度 酸性雨 浇淋 皆易腐 蚀。由此 可知，要对铝翅 片表面进行耐蚀处理 4 1 2 亲水性和结 填；霜 性 起蒸 发器作用 的热 交换器散热翅 片表面 温度低于空 中的露点，因此 翅 片表 面 附着 凝 结水珠或霜。这样的结霜与凝水 增加通风阻 力，影 响散热，因此要除去凝 结水及 霜。4 2 铝翅片表面处理 方法 为提 高散热翅 片的亲水 性 及耐蚀性，一 般要 对铝翅片表 面涂膜，但 亲水性好 的表 面 膜 的耐蚀性整。为了改变 这种状态，通常 使用 预 涂翅 片，所谓预 涂翅 片是先 对铝 翅片进行 亲水性 处理后，再进 行耐 蚀性 处理，形成 双层 结构膜，使铝翅 片具有较 高 的耐蚀性及 亲水 性。4 2 1 耐蚀处理 预涂翅 片材的耐 蚀性 处 理方 法较 多，其 中较适用 的处理法有 铬酸盐 法、涂铬 酸盐法 及涂有机树脂法等。通过这些处理可形 成附 着性好的和耐蚀性 高的表面膜。有机 树脂膜，维普资讯 http:/ 4 8 铅加工 1 9 9 5 V0 1 1 8。N 9-3 一般 用水性 丙烯 酸树脂 涂料，干燥后 约形成 l g m厚的涂膜，其耐蚀性较高。5 结语 随着社 会的 发 展和 人 们生活 条 件 的改 善，空调机的普及是太势所趋，开发省料、节 能及小型化 的空 调机 的关 键是 改善热交换器 的结构，同时还要改善散热 片形状，缩小其间 距及提高 表面性 能(亲水性 和耐蚀性 等)。经 过预涂 表面 处理 的散热 翅 片，可 减少热交 换 器 的通 风阻力和提 高除霜性。目前空调 机热交 换器已改 用垒 铝热交换 器，为进一步 提高 空调 机性 能，还需 对铝散热 器翅片材料、加工工艺、结构等进行更深入的 研究。(上接 第 4页)绕 炉底 中心形成一 圈火焰。4 是炉 底，6是铝 料，7是全部铅料熔化后熔体金属的水平线 圆形铝熔 炼炉 的结构 用上述 结构 的铝熔炼 炉熔 化 铝科时，先 用喷 咀 2通过燃 料和助燃 空气(非 富氧的助 燃 空气)将炉 体预 热到指 定温 度后再装 入铝 料，随后 向喷 咀 2供给规 定富 氧率 的助燃 空 气加热铝料。高温火焰射 向铝料堆，料堆在高 热 火焰加热 下形成孔 洞，该 孔洞 在强热流 作 用下，加快熔 化速 度。当铝料熔 化到 6 O 7 O 时，关上输 氧管，用通 常 用的助燃 空气，直 至铅 料全 部熔化达到 规定 的温度，在熔 化 期要除渣、精炼，静置后导出 铸造。以容 量 9 5吨 圆形熔 铝炉(炉 体 内径 为 9 0 0 0 ram)为例具 体说 明如下：将 炉膛 预热到 约 1 0 0 0 C，装入 5吨 铝 废 料(体积 比重 为 7 0 0 k g m)和 5 0吨 铝锭，采 用 预热 4 0 0 含 氧率 4 0 的助燃空气。与每分钟 供 3 0 Nm 天 然气一起燃 烧加热，铝料快速熔化。用工业 电 视监视，铝料熔化 达 6 0 时停止供给富 氧空 气，转为供给 常用助燃空气(每分钟 向喷 咀送 风量约 4 0 0 N m )，即空气 比为 1 0 5，燃料燃 烧加热铝料直至铝料全部熔化，整个熔化时 问为 2 4 0 分钟，熔体烧损量减少，浮渣也变少 了，提高熔炼铝的工艺 出品率。用本法熔化铝，缩短熔化时 间，减少排气 量，减少热损失，提 高 了热效率。丹阳铝加工厂铝箔生产线投产 江苏省太亚 集团下属 的丹阳铝加工厂铝 箔生产线于 1 9 9 4 年 6月正式 投产。该 生产线 从英 国戴维麦 基 公司引进带有 A GC、A F C的 8 0年 代末 世界 先进 水平 的 铝箔轧 机和 从荷 兰 S e h mu t z引进的分切机。该 生产 线 投产 6个 月就 生产 出 6 5 R m、m 及 2 0 p m 的 公有 制 铝 箔，各 项指 标 均达 到 进 口箔水平，年 产能力 4 0 0 0吨，成为全 国 三 大双零铝 箔生产厂之一。维普资讯 http:/