熱交換器是制冷設(shè)備的關(guān)鍵組成

1、前言熱交換器是制冷設(shè)備的關(guān)鍵組成，以往的熱交換器都采用光滑銅管，效率低下，且制造費(fèi)用高。為提高和強(qiáng)化換熱效率，國(guó)外在７０年代開(kāi)發(fā)了薄壁內(nèi)螺紋管，即在銅管內(nèi)壁軋制螺紋。內(nèi)螺紋管增加了內(nèi)表面積并改善熱交換流體的流動(dòng)，提高了熱交換率。目前國(guó)外空調(diào)器，熱交換器的生產(chǎn)廠家大多采用薄壁內(nèi)螺紋管，國(guó)內(nèi)多家廠家對(duì)此也開(kāi)展研究，以下就對(duì)其發(fā)展過(guò)程及生產(chǎn)要求作一簡(jiǎn)介。２薄壁內(nèi)螺紋銅管的發(fā)展及特點(diǎn)內(nèi)螺紋銅管是國(guó)外７０年代研發(fā)的高熱交換系數(shù)的空調(diào)器用紫銅管，其

2、特征是銅管內(nèi)表面具有一定數(shù)量、一定螺旋角度及肋頂角的金屬肋簇。經(jīng)試驗(yàn)分析，內(nèi)螺紋銅管的熱交換系數(shù)之所以增大是因?yàn)槿缦聨c(diǎn)２１沸騰方面：（１）增加了熱交換面積（約為光面平滑管內(nèi)表面面積的１６～１９倍）；（２）由于金屬肋間溝槽的毛細(xì)作用，增加了制冷劑的潤(rùn)滑面積；（３）由于螺旋肋間溝槽的緣故，對(duì)制冷劑產(chǎn)生湍流（紊流）攪拌作用（一旦制冷劑吸熱離開(kāi)管內(nèi)壁，管內(nèi)壁對(duì)制冷劑熱量的吸收能力馬上降低。因此，制冷劑能沿管內(nèi)壁螺旋肋得到攪拌就十分重要）；（４

3、）有尖銳頂角的金屬肋使液體制冷劑成核沸騰點(diǎn)數(shù)增加，便于液態(tài)制冷劑吸熱蒸發(fā)成汽態(tài)。２２冷凝方面：（１）增加了熱交換面積；（２）金屬肋的斜面及尖角使冷凝區(qū)表面產(chǎn)生了張力作用，持續(xù)減小肋頂液體制冷劑的膜厚，便于汽態(tài)制冷劑冷凝成液態(tài)沿斜面流下。由此可知，調(diào)整金屬肋齒頂角，高度，槽底寬度等齒型參數(shù)，使?jié)欀荛L(zhǎng)度及蓄液面積增大，并盡量使管外徑減小及底壁厚變薄，以節(jié)省材料，提高熱交換系數(shù)是內(nèi)螺紋銅管的研究方向及發(fā)展趨勢(shì)。最近，法國(guó)又發(fā)明了一種高低齒內(nèi)螺

4、紋銅管，其金屬肋齒形高度高低相間，經(jīng)有關(guān)單位測(cè)試，較傳統(tǒng)的等高齒內(nèi)螺紋銅管，換熱效率提高６％～１０％。３內(nèi)螺紋成型加工原理把內(nèi)表面光滑的管坯加工成表面帶螺紋金屬肋的管材，此成型過(guò)程稱(chēng)之為內(nèi)螺紋成型加工。據(jù)資料介紹，自７０年代以來(lái)，國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)內(nèi)螺紋銅管的制造方法進(jìn)行過(guò)許多試驗(yàn)研究，也提出了許多內(nèi)螺紋銅管的制造方案。這些方案主要原理是在平滑光管內(nèi)裝入外表面刻有螺紋溝槽的芯頭，進(jìn)行襯拉或襯拉旋壓，使管內(nèi)表面成型相應(yīng)的金屬肋。另外，亦有

5、日本ＫＵＳＡＫＡＢＥ公司用銅帶輾壓成肋，卷曲后保護(hù)焊接，再經(jīng)一道成品精整拉伸結(jié)束的加工方法。但此法生產(chǎn)的金屬肋齒型高度受限制，且有一條橫向焊縫，所以在我國(guó)空調(diào)器生產(chǎn)廠家還未被接受使用。經(jīng)大量比較試驗(yàn)，現(xiàn)被國(guó)內(nèi)外廣泛采用進(jìn)行內(nèi)螺紋銅管大批量生產(chǎn)的方法是“行星球模旋壓成型法”，此法制造內(nèi)螺紋銅管的主要優(yōu)點(diǎn)是：（１）內(nèi)螺紋成型速度較快，最高速度現(xiàn)已達(dá)５０ｍ／ｍｉｎ；（２）工模具費(fèi)用較其他方法低；（３）行星球模安裝對(duì)中方機(jī)械性能、晶粒度、尺寸精

6、度（３）行星球模安裝對(duì)中方便；（４）管材外表面粗糙度小；（５）管內(nèi)螺紋尺寸精度高；（６）球的使用壽命長(zhǎng)，能實(shí)現(xiàn)球多方向自轉(zhuǎn)磨損。所以用“行星球模旋壓成型法”生產(chǎn)薄壁內(nèi)螺紋銅盤(pán)管具有外徑小、壁厚薄、長(zhǎng)度大，能以大盤(pán)重交貨的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)大批量生產(chǎn)時(shí)，成本很低。４４４４內(nèi)螺紋銅管的生產(chǎn)及質(zhì)量控制內(nèi)螺紋銅管的生產(chǎn)及質(zhì)量控制內(nèi)螺紋銅管的生產(chǎn)及質(zhì)量控制內(nèi)螺紋銅管的生產(chǎn)及質(zhì)量控制內(nèi)螺紋銅管的生產(chǎn)，依照傳統(tǒng)分工應(yīng)屬于管材的深加工，它的生產(chǎn)工藝過(guò)程比較簡(jiǎn)單，

7、其工藝流程如下：軟態(tài)光面管坯→旋壓盤(pán)拉→探傷清洗纏繞→光亮退火→檢驗(yàn)包裝出廠４１管坯控制現(xiàn)在各國(guó)生產(chǎn)內(nèi)螺紋銅管的材料一般使用磷脫氧銅，磷脫氧銅管通常適應(yīng)在低壓工作，內(nèi)螺紋銅管的成型加工工藝很短，如若管坯生產(chǎn)質(zhì)量控制不嚴(yán)，則很難加工出高精度薄壁內(nèi)螺紋銅管。因此，用于內(nèi)螺紋銅管加工的管坯質(zhì)量便成為至關(guān)重要的因素，管坯的化學(xué)成份、金相組織、機(jī)械性能、形狀尺寸公差以及內(nèi)外表面質(zhì)量都有具體的嚴(yán)格要求。上引管坯不能用來(lái)生產(chǎn)空調(diào)銅管，更不能用來(lái)生產(chǎn)內(nèi)

8、螺紋銅管。水平連鑄后行星軋機(jī)軋制的管坯也不易用來(lái)生產(chǎn)薄壁空調(diào)管，也就不能用來(lái)生產(chǎn)內(nèi)螺紋銅管。一般影響內(nèi)螺紋銅管尺寸精度如金屬肋高度值及表面粗糙度值的主要因素有：（１）管坯的平均壁厚值與內(nèi)螺紋銅管名義平均壁厚值的比值；（２）管坯的機(jī)械性能范圍值及金相組織致密性、晶粒度大小（一般要求為輕軟態(tài)）；（３）管坯的缺陷個(gè)數(shù)。４２內(nèi)螺紋成型加工控制內(nèi)螺紋成型加工由游動(dòng)芯頭預(yù)拉伸→鋼球沿襯有螺紋芯頭的管材外壁旋壓→定徑模定徑精整尺寸并消除管材外表面上的

9、鋼球旋壓痕→大卷筒盤(pán)拉連續(xù)落料４個(gè)連續(xù)步驟組成，其關(guān)鍵部分是前３道的３級(jí)變形過(guò)程：（１）游動(dòng)芯頭和螺紋芯頭都是空心的，用連桿將它們連接，螺紋芯頭隨游動(dòng)芯頭一道被穩(wěn)定在工作中心的軸線上；（２）螺紋芯頭工作時(shí)，能以連桿為軸自由旋轉(zhuǎn)；（３）合適的旋模安裝配合精度及旋壓密度（即旋壓速度與盤(pán)拉速度的比值），它們將影響成型管的尺寸精度和表面光潔度，后者還影響螺紋芯頭的自轉(zhuǎn)及公轉(zhuǎn)速度。而且，一般起槽速度越快，相應(yīng)的盤(pán)拉力也越??；（４）良好的潤(rùn)滑狀態(tài)及

10、冷卻效果；（５）通過(guò)控制內(nèi)螺紋銅管的每米克重偏差及光學(xué)放大檢測(cè)的尺寸精度，調(diào)整管坯壁厚、模具安裝配合尺寸。另外，由于空調(diào)器使用時(shí)為防止產(chǎn)生“臟堵”，其熱交換器用銅管的內(nèi)壁清潔度要求甚高，標(biāo)準(zhǔn)為≤３０ｍｇ／ｍ２，所以一般經(jīng)內(nèi)螺紋成型后的內(nèi)螺紋銅管在渦流探傷、外壁清洗、復(fù)繞后，均需進(jìn)行管內(nèi)壁清洗，以去除管內(nèi)的殘油及污物。在經(jīng)過(guò)特殊清洗劑清洗后，還要用隋性氣體吹干，然后送光亮退火爐退火。據(jù)資料交流，日本現(xiàn)也有采用內(nèi)壁超級(jí)光亮退火的工藝，以提高