空调换热器亲水铝箔亲水性的测试及控制.pdf

空调换热器亲水铝箔亲水性的测试及控制空调换热器亲水铝箔亲水性的测试及控制 An effective way to test and control precoated aluminums hydrophilicity of heat exchanger of air conditioner 作者：徐红鸯 xuhongyang、方健 fangjian 摘要 为了降低生产成本，同时也为了满足消费者对空调外观小型化的需求，因而，换热器在不改变换热效率的情况下将片距变小将成为一种必然的趋势，这就要求换热器翅片有良好的亲水性。本文通过分析换热器加工过程对亲水性影响的因素及其控制方法，并寻找一种最简易而有效的亲水性检验方法，以保证所选用的铝箔亲水性良好，且具持续稳定性。关键词：亲水性 亲水角 亲水涂层铝箔 abstract To meet the customers appetite,which requires the smaller figure of air conditioner，and reduce the production cost，it trends to narrow the fin pitch of the heat exchanger without changing the heat exchange efficiency.So it will require the exchangers fin have good hydrophilicity.This paper analyses the factors that influence the hydrophilicity of fin during manufacturing heat exchanger,and the control method,and search a simple but effectual testing way to ensure the good hydrophilicity of the aluminum which we select to use.Key word:hydrophilicity contact angle precoated aluminium 一一 亲水性的作用亲水性的作用 涂有亲水涂层的铝箔表面对水有极强的亲合力，冷凝水在翅片上扩散快，不容易形成“水桥”，因而在空调运转时通风效果好。衡量亲水性的指标称为亲水角。下表是亲水涂层铝箔与非亲水铝箔通风情况的对比：普通铝箔 亲水铝箔 亲 水 角 翅片挂水情况 实例 通风差 好 性 1、对于非亲水性铝箔，片距越小，压降比*越大，蒸发器的换热效率越低。以列距为 25.4的换热器为例测得不同风速通过时压降比的变化曲线如下图：*注：压降比是指换热器湿润状态下一定流速的气流通过时前后的压差Pw 与干燥状态下一定流速的气流通过时前后的压差Pd 的比值。压降比越大，说明气流通过换热器时所受的阻力越大。2、对于亲水涂层翅片，接触角越小，压降比越低，蒸发器换热效率越好。用亲水角不同的一组涂层铝箔测试得出压降比曲线如下图：二二 亲水角的测试：亲水角的测试：1、亲水角定义：液滴立于铝箔平面或其它板带平面所形成的角度称接触角，此处称为亲水角。亲水角越小，亲水性越好；反之，则亲水角越大，亲水性越差。亲水角分为初期亲水角和持续亲水角，初期亲水角是指换热器加工前铝箔亲水涂层测得的亲水角；持续亲水角是指亲水涂层铝箔经过一定流程之后，所测得的亲水角。2、测试原理及简易测试方法：1）、原理：用体积为 10L 的水滴，滴在被测铝箔的表面，由于水珠扩散形状近似于球缺，由球缺体积公式：V=4/3h2(3h-R)可推出水滴的扩散直径d与亲水角的关系式：由图可得 R=(d/2)/sin h=R-(d/2)/tg=(d/2)/sin-(d/2)cos/sin 由上述知 V=10L 所以球缺公式可转化为扩散直径 d 与亲水角的关系式：10=4/3*3.14*(d/2)/sin-(d/2)cos/sin 2*3*(d/2)/sin-(d/2)cos/sin-(d/2)/sin 整理得：d=2*30*(SIN)3/3.14*(1-COS)2*(2+COS)1/3 化为 EXCEL 表格算式：=2*POWER(30*POWER(SIN(RADIANS(A2),3)/(3.14*POWER(1-COS(RADIANS(A2),2)*(2+COS(RADIANS(A2),1/3)接触角()扩散直径(mm)接触角()扩散直径(mm)接触角()扩散直径(mm)#VALUE!#VALUE!#VALUE!118.01216.48415.07214.29226.37425.02312.48236.27434.97411.34246.18444.93510.53256.09454.8869.90266.01464.8479.41275.93474.7988.99285.85484.7598.65295.78494.71108.34305.71504.67118.08315.64514.63127.85325.57524.59137.64335.51534.55147.45345.45544.52157.27355.39554.48167.12365.33564.44176.97375.28574.40186.83385.22584.37196.71395.17594.33206.59405.12604.30 从 EXCEL 表格中可得扩散直径 d 与亲水角的关系：2）、具体测试方法：将被测铝箔水平放在工作台面上，用微量进样器吸取容积为 10L 的纯净水，竖直滴在被测的铝箔表面，30 秒钟后测量水珠在铝箔表面的扩散直径 d,由 d 查得亲水角 三、影响亲水涂层铝箔亲水性的因素及控制 1、涂层涂附过程对亲水性的影响 主要是涂料的配制，涂附速度，固化温度等因素的控制。该部分在亲水涂层铝箔加工厂控制。2、翅片加工过程对亲水性的影响：a、挥发性翅片油（又称冲压油）对亲水性的影响 随着亲水铝箔广泛使用，翅片油也由原来的不挥发性润滑油逐步转达为准挥发性油直至现在使用的挥发性翅片油。翅片油的技术指标中，与亲水性有关的两个指标是粘度及挥发性，通常，这是一对互相矛盾的指标，即粘度越大，润滑性越好，但较难挥发，较片油易在亲水铝表面形成油膜，影响亲水铝的亲水性。通过实验，认为粘度为 1.22.5cSt 的挥发性油较适合亲水涂层铝箔的使用。b、烘干温度对亲水性的影响 烘干温度也是影响亲水性的一个重要因素。烘干温度过低，翅片油就无法挥发干净，残留在翅片上的翅片油易形成油膜影响亲水铝的亲水性，同时，铜管里面的润滑油也挥发不干净从而影响小弯头的焊接质量；然而亲水涂层对温度也有一定的限制，若温度太高，将会破坏亲水涂层的亲水性。对于使用挥发性翅片油的亲水铝，不影响亲水性的最高烘干温度为150左右（视不同型号涂层可适当调整 1020），烘干时间为 510min.3、干湿循环对亲水性的影响 干湿循环是模拟空调使用一段时间后对翅片亲水性的影响(例如：将亲水涂层铝箔浸在纯净水中 2min,再提起用冷风吹 6min 钟为一个循环)。以我们曾使用过的三种亲水涂层铝箔为例，对比非亲水铝箔，分析干湿循环后亲水角的变化：由图可以看出，非亲水铝箔因本身没有涂层，故亲水角不受循环次数的影响；而亲S 的亲水角随着干湿循环次数增加变化较大，亲 A 的亲水角变化较小，可见亲 A 的亲水性稳定性较好。四、结论四、结论 通过上述分析，评价亲水涂层铝箔亲水性的优劣，应主要评价其持续亲水角。持续亲水角可通过如下模拟过程测得：将铝箔样片剪成平整的小方块 将样片浸在挥发性翅片油中（约 5min）将样片在烘箱中烘干（150510min）将样片进行干湿循环（300500 个循环）测量亲水角 根据测得结果，对亲水涂层铝箔的亲水性进行评价：1、当20时，铝箔的亲水性良好；当 2030时，铝箔亲水性一般；当 3050时，可认为铝箔的亲水涂层已基本不起作用。2、持续亲水角每减少 10，对空调制冷量的影响可达 26%如我们曾用亲 S（持续亲水角为 31）生产的一台 KF50 机测得名义制冷量为 4782W，在其它条件不变的情况下将蒸发器改用亲 A（持续亲水角为 17）制作，结果测得名义制冷量为 5102W。