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內(nèi)螺紋銅管發(fā)展趨勢及
銅管新產(chǎn)品簡介
1內(nèi)螺紋銅管發(fā)展趨勢內(nèi)螺紋銅管作為一種高效的傳熱元件,配合高效的鋁或鋁合金翹片,廣泛應(yīng)用于空調(diào)系統(tǒng)的冷凝器和蒸發(fā)器??照{(diào)系統(tǒng)的節(jié)能高效和小型化要求,促使了改進壓縮機的性能,并使用高效化和小型化的冷凝器和蒸發(fā)器。目前壓縮機的性能通過三十多年的發(fā)展,性能系數(shù)已由2.3提高到3.5,潛力已十分有限。而兩器的強化傳熱改進還有很大的潛力。而且,隨著保護臭氧層和環(huán)保的要求,國際上對CFC類制冷劑的限制使用,人們開始尋找替代R22和R12的制冷劑。目前,不管是R407C還是R410A或R290、R417A,在性能上都不如R22和R12。使空調(diào)兩器性能都有所下降。這就要求人們尋找更好的傳熱元件來彌補這方面的不足。2內(nèi)螺紋銅管發(fā)展趨勢從80年代起,人們開始使用內(nèi)螺紋管。隨著內(nèi)螺紋成型技術(shù)的不斷完善和進步,和兩器的強化傳熱需求,內(nèi)螺紋銅管總的發(fā)展曲勢是向著薄壁、高齒、小克重、細徑、高效傳熱這一方向發(fā)展。目前高性能的內(nèi)螺紋管的傳熱效果比光管提高近4倍。3內(nèi)螺紋銅管發(fā)展趨勢高齒細徑薄壁齒型多樣化小齒頂角4替代制冷劑對空調(diào)兩器傳熱的影響近年來,國內(nèi)外空調(diào)廠家及銅管廠家都在采用新型制冷劑和空調(diào)小型化方面作了大量研究工作。目前替代制冷劑主要是R407C和R410A,它們都是混合制冷劑,R407C是由R32/R125/R134a三種HFC工質(zhì)以質(zhì)量百分比23/25/52/組成的非共沸制冷劑,R410A是由R32/R125兩種HFC工質(zhì)以質(zhì)量百分比50/50組成的近共沸制冷劑。5替代制冷劑對空調(diào)兩器傳熱的影響研究表明,R410A呈現(xiàn)單一制冷劑的行為,其冷凝特性接近R22,蒸發(fā)性也不低于R22,采用小頂角與高齒銅管,通過改進空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計,能夠使R410A的高性能得于保證,甚至超過R22。但R410A的冷凝壓力較高,要求傳熱管壁厚增加和細徑化來提高強度。從R410A的物理性能看,蒸發(fā)時R410A的壓力損失比R22小得多,基于這一點,對蒸發(fā)器用管細徑化有利,可以減小細徑化引起的壓力損失增大。而對R407C,由于其蒸發(fā)和冷凝性較低,在冷凝時其液膜內(nèi)產(chǎn)生濃邊界層,對熱傳導性不利。低質(zhì)量流速時尤其明顯,目前國內(nèi)外研究表明:瘦高齒、網(wǎng)狀齒等復雜齒型能大大提高R407C傳熱效能。6內(nèi)螺紋管的強化傳熱在兩器中的區(qū)別對于蒸發(fā)器(管內(nèi)蒸發(fā)過程)增強傳熱的原因有:(1)增大了換熱面積;(2)增加了氣化核心的數(shù)量;(3)促使波狀流型提前轉(zhuǎn)變?yōu)榘氕h(huán)狀流型和環(huán)狀流型,從而增加了潤濕表面;(4)增加了液膜的湍流度(紊流度、擾流度)。
對于冷凝器(管內(nèi)冷凝過程)增強傳熱的原因有:(1)增大了管內(nèi)換熱面積;(2)在表面張力作用下促使冷凝液離開傳熱表面而排走,減小了齒頂和槽間的制冷劑液膜厚度(此液膜不利于傳熱);(3)它增強了液態(tài)制冷劑的湍流程度,增強了氣液兩相的混合。7內(nèi)螺紋管幾何參數(shù)對換熱性能的影響8內(nèi)螺紋管不同齒形的傳熱強化特性研究表明:針對R22制冷劑,普通內(nèi)螺紋管,在低質(zhì)量流速情況下,其換熱系數(shù)與光管比增大很多,隨著質(zhì)量流速的增大,與光管相比增加得不多,而瘦高齒和復雜齒型管不但低流量下?lián)Q熱效率較高,在流量大時,明顯比普通內(nèi)螺紋管大很多,改善了大流量下的傳熱性。9金龍公司新產(chǎn)品的研究和發(fā)展金龍公司作為中國最大的ACR銅管及內(nèi)螺紋管生產(chǎn)基地,為了適應(yīng)空調(diào)器強化傳熱和小型化的需求,緊密與中國科學院和清華大學等科研部門合作,幾年來不斷進行技術(shù)創(chuàng)新,開發(fā)出了適應(yīng)市場需求的新產(chǎn)品,如M型齒、斷續(xù)齒、網(wǎng)狀齒、細徑管、和瘦高齒等一大批不同規(guī)格系列產(chǎn)品,不但對現(xiàn)有制冷劑空調(diào)性能有大的提高,對替代制冷劑空調(diào)也是適用的。目前已大量供應(yīng)國內(nèi)外市場。另外我們與清華大學聯(lián)合開發(fā)了銅管單管傳熱實驗臺,目前是國內(nèi)同行業(yè)唯一的實驗臺,它能夠摹擬空調(diào)工況測試銅管的傳熱性能,對銅管材的研究具有指導意義。同時在加工工藝研究和模具的開發(fā)上,積極引進國外技術(shù),為我們的產(chǎn)品研制和生產(chǎn)創(chuàng)造了有利的條件。10我公司高效內(nèi)螺紋傳熱管(無縫)按旋向和其齒型特征分類為:瘦高齒細徑、薄壁、高齒等單旋向內(nèi)螺紋雙旋向等高齒(普通)“M”型(雙頭)斷續(xù)齒交叉齒(網(wǎng)狀齒)11Goldencopper新品122、超細徑內(nèi)螺紋銅管型號項目φ5×0.24+0.16φ5×0.22+0.18Φ6.35*0.26外徑D(mm)556.35底壁厚(mm)0.200.220.26齒高(mm)0.140.180.20槽底寬(mm)0.1630.190.183齒頂角(°)404240螺旋角(°)18818螺紋條數(shù)(條)403655每米克重(g/m)3437.4457內(nèi)表面積(mm2/cm)///內(nèi)表面積比///傳熱性能預測Kw/m2·k蒸發(fā)///冷凝///爆破壓力(Mpa)21.3519.517.713超細徑內(nèi)螺紋銅管
。適用于空調(diào)機的小型化和新冷媒高強度的需求。用于高能效比微型空調(diào)機的蒸發(fā)器。目前韓國企業(yè)大量采用,生產(chǎn)小型空調(diào)出口美國。國內(nèi)企業(yè)有些廠家已經(jīng)開始設(shè)計。論證工作。目前蒸發(fā)器用管逐步由Φ7向Φ6.35和Φ5發(fā)展的趨勢。冷凝器用管由Φ9.52向Φ8或Φ7.94發(fā)展的趨勢。143、瘦高齒(小齒頂角)內(nèi)螺紋銅管
15瘦高齒實物圖片163、瘦高齒(小齒頂角)內(nèi)螺紋銅管的特點如前圖所示的瘦高齒內(nèi)螺紋銅管,其強化換熱系數(shù)大大提高,根據(jù)有關(guān)資料,其用于R410A制冷劑時,冷凝換熱系數(shù)是普通內(nèi)螺紋管的1.5倍,蒸發(fā)換熱系數(shù)是普通內(nèi)螺紋管的1.4倍。用于R407C制冷劑時,冷凝換熱系數(shù)是普通內(nèi)螺紋管的1.3倍,蒸發(fā)換熱系數(shù)是普通內(nèi)螺紋管的1.3倍。這種齒型的內(nèi)螺紋管之所以產(chǎn)生如此好的傳熱強化效果,主要表現(xiàn)在齒頂角較?。?50~250),齒型尖細,較高的齒也可以有較大的槽底寬,冷凝時溝槽底制冷劑液膜變薄,減少了熱阻。尤其是對使用R407C制冷劑時效果最明現(xiàn),這為空調(diào)機的整體性能的提高又提供了一種選擇、改進的方向。由于其傳熱效率高,即使采用替代制冷劑,換熱性能的提高也足以縮少換熱器體積,這為空調(diào)機的整體性能的提高又提供了一種選擇、改進的方向。我們通過整機試驗,在同等狀況下空調(diào)能力提高2%—3%。(R22制冷劑)17瘦高齒(小齒頂角)內(nèi)螺紋銅管的特點用于采用新冷媒(R410A/R407C)的高能效比空調(diào)機蒸發(fā)器,主要用戶為美國企業(yè)、日本企業(yè)等。為了保證瘦高齒管的漲后性能,在齒形設(shè)計上我們作了專門研究,使?jié)q后齒高下降很小,不使傳熱性能下降。在Φ6.35-Φ9.52外徑范圍內(nèi),瘦高齒管有著優(yōu)良的傳熱性能,平均比普通內(nèi)螺管提高1.3-1.4倍。18瘦高齒傳熱特性
19205、雙頭(又稱M型齒)內(nèi)螺紋銅管的特點
蒸發(fā)傳熱的強化,依靠螺紋所產(chǎn)生的離心力使液體均布,從而增加液體的過熱度和受熱面積,另外多條螺紋形成較多的蒸發(fā)核心,但較高的齒會使肋化效率降低和增加流動阻力,為解決這個矛盾,金龍公司開發(fā)出了齒上開小槽的內(nèi)螺紋銅管,稱為“M”型齒內(nèi)螺紋銅管,并申報了專利。實驗表明:M型冷凝時低質(zhì)量流速下系數(shù)上升明顯,這主要是M型齒管同時兼有大的槽底寬,有利于制冷劑排出,減小液膜厚度的緣故。根據(jù)我們的空調(diào)整機試驗,該型產(chǎn)品用于外機,在內(nèi)機不變,其他條件相同下冷量上升70-80w。某型熱泵空調(diào)試驗,制熱量上升100w左右。21M型齒傳熱特性
226、斷續(xù)齒內(nèi)螺紋銅管23斷續(xù)齒管齒型實物圖片24斷續(xù)型齒傳熱特性25斷續(xù)型齒傳熱特性267.交叉齒內(nèi)螺紋管27交叉齒傳熱特性28交叉齒內(nèi)螺紋管的特點(1)增加液體的過熱度和傳熱面積。(2)形成了較多的蒸發(fā)核心。(3)強化了紊流。(4)適合于蒸發(fā)器用管。(5)目前主要用戶是韓國企業(yè)。29空調(diào)制造工藝對銅管性能的影響銅管材的是用在兩器上最終在空調(diào)性能上體現(xiàn)出來,這又涉及到兩器中外翹片結(jié)構(gòu)和尺寸,兩器在空調(diào)中的配置狀態(tài),以及壓縮機的性能,尤其是制造過程中的脹管工藝的控制。脹管工藝,在芯頭的作用下,對內(nèi)螺紋有破壞作用,破壞的程度取決于脹量的大小,一般齒高降低001-0.02mm,槽寬增加,底壁減薄,對內(nèi)螺紋的換熱性能影響是冷凝換熱系數(shù)略微降低,蒸發(fā)少許增加。整體傳熱系數(shù)受銅管外表面和鋁翹片的接觸熱阻影響較大,較大的脹量會對內(nèi)螺紋造成較大的破壞,從而降低內(nèi)表面的強化作用,較小的脹量,會使接觸熱阻增大,兩者都會使整體傳熱系數(shù)降低。30空調(diào)制造工藝對銅管性能的影響前面已經(jīng)講到的內(nèi)螺紋的傳熱性能與其齒型和參數(shù)密切相關(guān),其傳熱性能不是指金屬材料本身的導熱性,而是與管子表面形狀有關(guān)的傳熱系數(shù),如果管子性能低,應(yīng)該從管
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