ACR 铜管在空调换热器中的应用与发展
杜学峰,张晓春,王彦坤,李金伟
摘 要:本文介绍了ACR 铜管在空调换热器中的作用,蒸发器和换热器用铜管在加工过程中易出现的问题及产生原因,对代表今后内螺纹管发展方向的高清洁度管及高效管的原理和制造技术进行了论述。
关键词:空调;换热器;内螺纹铜管;能效比;齿型
1 前言
随着经济的快速发展,空调的市场容量逐年扩大,对空调的质量要求也在逐步提高。铜管在空调器中起着举足轻重的作用,对铜管的技术要求同样也越来越苛刻,尤其是换热器中的铜管要求更高。因此,如何使铜管更好地满足空调行业的需要已显得更重要。追求低成本、高效率、高质量已成为铜管制造业公认的发展趋势。
2 铜管在换热器中的作用
换热器的换热方式包括三种基本的方式:传导、对流、辐射。换热器中的铜管起着传导换热的作用,是换热的最直接的方式,铜管本身的换热性能直接影响空调器的换热效果,空调两器用铜管从光管改为内螺纹管后,强化了换热效率,提高了换热能力,空调整机尺寸因此得以大大缩小,实现了换热器铜管的一次大革命。同时, 铜管本身也起到构成制冷系统回路的作用。铜管根据需要,要弯成各种形状,通过胀管、焊接的方式连接起来,正像空调器中的金色血脉。
铜管在空调器中起着如此重要的作用,因此,对铜管的几何尺寸、焊接性能、加工性能、可靠性等方面的要求很高。
3 铜管加工过程中存在的问题及分析
空调器的铜管在制作过程中,因设备、工艺、原材料性能等方面原因引起的质量问题时有发生,现将铜管加工过程中经常出现的问题及发生原因归纳如表1 。
4 铜管制造新技术的发展与应用情况
随着国内空调行业制造水平的进步,空调的整体质量逐年提高,有责任感的公司对自己的产品的制造质量要求得越来越严,对相关配套企业的产品也提出更高的要求,推动了配套产品的技术进步。铜管制造的新工艺大量涌现,各种新型铜管层出不穷;铜管制造效率的提高,又大大提高了空调小型化、高能效比的进程。尤其下列两种类型的新产品在空调厂家中逐渐得到推广使用,对空调整体质量的提高起到了推动作用。
4. 1 高清洁度铜管
为减少因泄露引起的返修,加强对两器焊漏率的控制非常重要,空调厂家对两器焊漏的检查和焊漏率的控制越来越严。在两器生产过程中,影响两器焊漏率的因素很多,我们研究发现,在自动焊接工艺相对稳定的情况下,引起焊漏率大幅波动的主要原因是铜管内壁残油量的变化。为保护环境,换热器生产已实现免清洗,取而代之的是加工过程中使用挥发性油及焊接前的烘干工序。因此,控制铜管的内壁残油,正确使用加工中使用的挥发性油,实施适当的烘干工艺,成为控制两器焊漏率的三个有效手段。
国内大多数铜管厂家采用辊底式连续退火炉,在还原气氛下对铜管进行退火,管内残油在退火炉前段、中段时受热汽化,部分从铜管管口中逸出;在退火炉后半段,随着温度的降低,管内汽化的拉伸油重新液化,附着于管内壁。管内残油量主要由拉伸模具的配套情况、拉伸工序的拉伸油加入量及拉伸油的种类决定,难以批量生产高清洁度铜管。
现在国外生产高清洁度铜管,在控制工序的同时,普遍采用能连续吹扫的退火炉,在退火过程中对铜管吹氮气,将汽化的管内残油带出,有效降低管内残油。国内大的铜管厂有的也引进了这种连续吹扫式退火炉,相信控制铜管内壁残油量的能力将大大提高。
4. 2 高效铜管
在适当条件下,追求空调能效比的最大化是我们持之以恒的主题。空调能效比的提高,主要取决于压缩机、制冷系统匹配、换热器效率三个因素。换热器效率很大程度上决定于铜管的换热效率,内螺纹铜管的换热效率与其齿型结构(图1) 密切相关。
内螺纹铜管的齿型分为三型齿(AA 型) 、台型齿( FF型) 、顶角细小的台型齿( FN 型) 、顶角细而高的台型齿(SA型) 四大类,齿型截面示意图见图2 。从内螺纹铜管的发展来看,是首先从AA 型开始的,逐渐按FF 型、FN 型、SA 型方向发展。从换热理论来看,提高接触长度,对提高管内蒸发传热系数帮助很大;提高留液面积,对提高管内冷凝传热系数帮助很大。
因此,为提高铜管换热效率,主要考虑从增加齿高、加大齿底宽、减小齿顶角等方面入手。而增加齿高、加大齿底宽、减小齿顶角、采用交叉齿、减小管径等方法, 无一不是对铜管的制造技术提出更高的要求。随着铜管技术的发展,使我们采用更大齿高、更小齿顶角的螺纹管齿型,使实现更轻的每米重量及更高性能的追求成为可能。如我们使用的Φ7 内螺纹铜管现已从齿高0. 15 mm、齿顶角55°±5°、每米重量61 g 规格改进到齿高0. 18 mm、齿顶角40°±5°、每米重量57 g 的规格。在每米重量降低的同时,接触长度与留液面积都有增加,铜管的蒸发性能、冷凝性能都得到提高。现在有厂家开发了15°的新规格Φ7 内螺纹铜管,蒸发冷凝性能更高,每米重量更低。
5 结束语
新技术、新工艺的追求永无止境,铜管厂家与空调厂家的密切合作,必将研制出更多高效的铜管,开发出具有更高能效比的空调。
