銅管生產工藝擠壓法及影響途徑
管材是一種具有和技術含量的產品,在國民經濟建設和社會發(fā)展中占有重要的地位,因此 和 管材非常重要。
近年來,伴隨著國民經濟的持續(xù)發(fā)展,國內對銅材等原材料的需求開始增長。2003年我國銅加工材產量和銅棒產量均創(chuàng)歷史新高,銅材產量已達319.5萬噸,僅次于美國,居世界 位,而銅管產量達66.4萬噸,居世界 位,而且出現(xiàn)了銅管出口量大于 量。但是我國銅管表觀消費量依然居世界 位,這也表明我國是 上較大的銅管市場之一。同 發(fā)達 一樣,空調制冷用散熱銅管(ACR)發(fā)展,約占銅管總產量的30%。2004年我國銅管材的產量再創(chuàng)新高,達到85萬噸,占世界銅管材總產量的三分之一,其中空調制冷用銅管的產量達35萬噸。
傳統(tǒng)的銅管生產工藝擠壓法是由連鑄實心鑄坯擠壓成管坯,再經過拉拔加工成管材。20世紀90年代初,出現(xiàn)了一種新的銅管加工方法—鑄軋法,它是由水平連鑄空心管坯,經過三輥行星軋制,再經過盤拉而加工成管材。鑄軋法生產的銅管材性能穩(wěn)定且制造成本較低、生產,可以滿足空調和制冷行業(yè)等用戶的要求,從而了銅管材的廣泛應用。在鑄軋法生產銅管的整個工藝流程中,水平連鑄空心管坯工序和三輥行星軋制工序是兩道主要工序。其中水平連鑄空心管坯工序是 道工序,因此水平連鑄空心管坯的質量決定整個鑄軋法銅管的質量,所以 和 水平連鑄空心管坯工藝就顯得非常重要。
空心管坯水平連鑄技術是20世紀70年代 的,80年代初進入工業(yè)生產階段,國內某銅管廠于20世紀90年代引進鑄軋法工藝,并且開始 、改進和優(yōu)化空心管坯水平連鑄工藝,但是,由于國內 空心管坯水平連鑄工藝起步比較晚,與 的技術相比還有 差距,有些關鍵技術還沒有掌握,而且影響空心管坯水平連鑄工藝的因素比較多,因此生產過程中會出現(xiàn)表面裂紋,表面粗糙,溝槽,偏心,粗拉道,間斷性液穴小坑,波浪狀重疊,內壁氧化,氣孔,縮孔,夾渣和內部裂紋等缺陷。
缺陷的存在嚴重影響著管坯的質量,降低產品生產效率與成品率,增加產品成本,制約后續(xù)工序的加工。因此 空心管坯水平連鑄工藝,異型黃管對 管坯質量,提高成材率,降低產品成本等具有很重要的意義。
翅片管外表面空氣的對流換熱過程
翅片管外表面空氣的對流換熱過程,首先需要考慮的因素是翅片的形狀,目前出現(xiàn)的翅片管的翅片形狀主要有圓形、矩形。因為矩形片具有結構簡單、緊湊及容易制造等優(yōu)點,所以現(xiàn)在普遍采用矩形平翅片,迄今為止出現(xiàn)的所有銅管鋁翅片散熱器都是采用矩形片作為擴展表面的。
在銅管鋁翅片散熱器中,空氣側的換熱是散熱器換熱的關鍵,而空氣側換熱的,主要是通過優(yōu)化翅片管結構或 翅片表面狀況來實現(xiàn)的。
當空氣橫掠翅片管時,由于翅片中心圓管的障礙,使得管后翅片上的流體發(fā)生分離,形成一種循環(huán)流動的尾流區(qū),尾流區(qū)的存在使得換熱惡化。因為在尾流區(qū)內,由于流體的循環(huán)擾動導致尾流區(qū)內流體溫度遠高于翅片表面的平均溫度,從而流體與翅片間的換熱系數(shù)大幅度下降。重慶大學王厚華等人的的 表明,當空氣外掠單塊矩形翅片圓管,較小界面風速為4.5m/s時,如不考慮尾流區(qū),其翅片表面的較大換熱系數(shù)與較小換熱系數(shù)之比約為5:1,如考慮尾流區(qū),則比值為33:1。另外,熱流體在尾流區(qū)內的循環(huán)擾動還會造成能耗的增加。因此,減小尾流區(qū)對換熱的影響是翅片表面?zhèn)鳠嵝杞鉀Q的主要問題之一。
減小翅片管尾流區(qū)對換熱的影響有兩條途徑:
1.改變異型銅棒的形狀。因為在滴形管、橢圓管和圓管3種光管中,當來流氣體流速相同時,滴形管的流動特性較好,橢圓管次之,圓管較差。其原因在于滴形管的尾流區(qū)較窄、較小,因而尾部渦流損失也較小。而且滴形管的放熱系數(shù)比橢圓管和圓管要高。這3種管子在加了矩形翅片之后的規(guī)律也是一樣的,同樣是矩形翅片滴形管較佳,矩形翅片圓管較差。但是在散熱器中采用滴形或橢圓形銅管顯然是不可行的,它跟整個供暖系統(tǒng)管道不匹配,亦會導致散熱器的加工工藝復雜,成本增加。所以銅管通常采用圓銅管。
2.改變翅片的表面狀況。因為隨著空氣沿平翅片表面的平直通道向前流動,邊界層由于無附加擾動而逐漸增厚,因而局部換熱系數(shù)沿程降低,這是平翅片表面換熱的不利因素。