全铝微通道换热器应用在户式机的工艺性探讨

全铝微通道换热器应用在户式机的工艺性探讨

谢斌斌

谢斌斌

珠海格力电器股份有限公司商技一部广东珠海519070

摘要：本文讲述了全铝微通道换热器在户式中央空调上应用的可行性，全铝微通道换热器经过钎焊炉后铝合金延伸率存在不稳定性，对全铝微通道换热器折弯工艺进行了初步分析探讨，为微通道换热器在户式空调机组上大批量使用提供了工艺性保证。

关键词：微通道换热器；折弯工艺；平行流道

1引言

全铝微通道换热器在汽车空调领域作为冷凝器已经得到了广泛的应用，其特点是换热效率高、重量轻、使用寿命长等优点[1][2]。基于以上特点，全铝微通道换热器在家用和商用空调领域也受到越来越多的关注[3]。目前微通道冷凝器在一些轻型商用空调上开始得到应用，但是微通道蒸发器在普通空调领域的应用还处在起步阶段，主要是微通道换热器在焊接、折弯等工艺性方面还存在一定的难度。

2微通道换热器简介

全铝微通道换热器是一种借助特殊微加工技术以固体基质制造的可用于进行热传递的三维结构单元，目前较为通行、直观的定义是水力当量直径小于1mm的换热器[4]。

全铝微通道换热器结构见图一，由集流管、多孔微通道挤压扁管、翅片、回路隔板、铜铝连接管组成，所有材质均为铝合金，换热器整体组装后采用真空钎焊炉或冲氮保护钎焊炉整体焊接而成[4]。翅片外观通常为波浪形，翅片与多孔微通道挤压扁管接触处焊接后为金属键链接，无接触热阻。

图一全铝微通道换热器

微通道换热器组成部件及材料：

集流管：A4045+A3003

多孔扁管：A3102-H112

翅片：A4343+A3003

回路隔板：A3003

连接管为铜铝连接管，由铝管、铜管、连接部位热缩套管（KUHS-225G）三部分构成；此处转换成铜管是便于与空调管路系统焊接。

回路隔板根据系统设计布置在集流管相应位置，分配制冷剂在换热器中的流路，连接管根据流路分布在换热器同侧或异侧。

3全铝微通道换热器成形工艺性分析

York最早将微通道换热器用于户式机，Carrier也在其风冷机组上采用微通道换热器，国内在普通空调上的应用相对较晚。

全铝微通道换热器应用于户式外机需要整体折弯，因换热器采用整体钎焊加工，经过钎焊后铝合金的折弯延伸率波动比较大，生产难以控制。在实际折弯加工中出现折弯出来的换热器尺寸一致性很差，以一款样机冷凝器为例进行折弯试验分析，试样规格：

1）集流管直径为?25mm，壁厚为1.8mm；

2）扁管宽度20mm，孔规格矩形，孔数是10孔；

3）翅片片距1.2mm；

4）扁管间距按照14mm进行设计

扁管延伸率直接影响换热器直边尺寸，对换热器折弯延伸率的研究分析非常关键。参照推荐值单个直角折弯伸长取15mm，折弯半径85mm，扁管宽度20mm，成型后的效果如图二：

图二折弯效果

换热器长度换算：

L折弯=A+B+C+D-3*（2R-2∏R/4）=2240mm

注：R=85+20

修正后的换热器长度L=L折弯-3*15=2195mm

按照折弯前2195mm下料，检查直边尺寸D均偏大20-30mm，且折弯位置经常有扁管出现裂缝，报废率非常高。

原因分析：

一、设备夹紧力调整设备夹紧力再次折弯，尺寸偏差同样偏差很大，裂缝的情况也没有消除，排除了折弯设备夹紧力的影响。

二、钎焊炉炉温炉温控制范围500-650℃，流经钎焊炉的时间一定，炉温可以调节，不同温度会引起铝合金性能发生变化。经过对比分析将炉温控制在550℃时成功率比较高。

将炉温控制在550℃换热器折弯后进行水压测试，可承受15.0Mpa水压（5倍R22冷媒工作压力），急需加压最先出现破裂的位置是集流管中间位置，扁管均完好。因此，折弯本身对换热器的承压能力影响相对较小。

确定将钎焊炉温控制在550℃，修正折弯前的下料尺寸，进行分组测试：

第一组选取三个同样长度样件进行折弯实验

直角弯延伸率：

△=（L折弯-L）/（L折弯-L+1.5*∏R）=0.1782

从以上数据分析，相同扁管宽度的延伸率也接近，与换热器高度H关系不大；折弯角相同的情况下，扁管宽度越大、延伸率越大。

4空调器使用全铝微通道换热器的优点

机组安装在海边、舰艇上等海洋性环境，非常容易发生腐蚀，全铝微通道换热器具有优越的防腐蚀性能，适用于海边等环境。

采用铜管翅片式换热器在铜铝接触位置经常出现翅片腐蚀、脱落等现象，造成换热器性能降低[4]，图三所示。微通道换热器无电位差消除了电偶腐蚀，从试验现象和结果看其抗电偶腐蚀性能明显优于铜管铝箔换热器。

图三铜管铝箔换热器盐雾试验

此外，全铝微通道换热器还具有以下优点：

1）全部采用铝合金，传热效率高；

2）提高空调器的能效比EER和SEER；

3）缩小空调的体积，减轻空调器的重量；

4）减少制冷剂的充注量；

5）部件全为铝合金，废料回收方便；

6）采用整理钎焊成型，便于装配。

5结论

全铝微通道换热器具有优良的综合换热性能，在单冷户式外机应用具备可行性。其高效的传热性能、较强的抗腐蚀性、紧凑的结构以及价格上的优势正逐步应用于商用、家用空调领域[5]。随着钎焊领域的投入与发展，统一行业标准的形成以及蒸发器应用等关键技术的解决，微通道换热器必将得到广泛的使用。

参考文献：

[1]王铁军等.平行流冷凝器在12m客车空调中的应用研究[J].制冷学报，2008，29（6）

[2]包涛等.平流式冷凝器与管片式冷凝器在冷藏车中的应用分析比较[J]．制冷空调与电力机械，2005（26）

[3]SATISHG.KANDLIKAR，ARoadmapforImplementingMinichannelsinRefrigeration

[4]任能.微通道换热器在制冷空调行业应用进展综述

[5]饶荣水.微通道换热器在空调器上的应用研究研究.制冷与空调.2009，4（8）