| 标题 | DR型双金属轧制翅片管在空冷式热交换器中的应用研究 |
| 范文 | 杨峰 摘 要：本文对双金属轧制翅片管理论计算分析、制造工艺进行探讨、检验方法说明，来分析双金属轧制翅片管的应用对提高空冷式热交换器换热能力的影响。 关键词：双金属轧制翅片管；换热参数；制造工艺；检测方法 中图分类号：TH45 文献标志码：A 0 概述 随着空冷式热交换器设备大型化、国产化并与国际标准接轨，如何提高其换热能力、缩小体积、降低能耗成为现阶段的首要课题，然而提高换热能力必然会增大设备体积、增大能耗，因此将主体换热原件的研究放在首位，其中翅片管是换热器组成中最重要的换热元件。为了提高换热效率，通常在换热管的外表面通过机械绕制、镶嵌、穿片、焊接方式加装翅片，通过翅片增大换热管的换热面积，提高换热效率。 翅片管按其结构形式可分为：L型绕片式翅片管、KL型滚花型翅片管、DR型双金属轧制翅片管、G型镶嵌式翅片管；空冷式换热器在满足最高允许使用温度前提下，通常选用DR型双金属轧制翅片管，其特点是强度高、耐震动、成型尺寸较容易保证，由于钢管整体插入铝管内，因此有效的避免了钢管与外界空气的直接接触，有效降低了钢管的腐蚀速率，延长了双金属轧制翅片管空冷器的使用寿命。 1 换热参数理论计算 1.1 传热量计算 传热量的计算可由以下传热基本方程式求得： Q=K1 F1△tm= K2 F2△tm，W 其中F1 、F2分别为翅片管外表面积与翅片管光管外表面积（m2），根据所选基管规格、长度、翅片高度、宽度以及翅片管片距确定；K1 、K2分别为整体外表面积及翅片管光管外表面为基准的传热系数（W/ m2℃），对于石油化工行业，通常以光管外表面为基准的传热系数进行计算，而对于电力行业，通常以翅片管外表面积为基准。△tm为平均温差（℃）。 1.2 翅化比计算 翅化比是指基管（钢管）在加装翅片以后表面积扩大的倍数，是决定翅片管换热量的重要参数，其值为基管外表面积与翅片管总的外表面积的比值，其中翅片管表面积为：以两管板之间的管长为基准的与空气接触的翅片管外表面。对于减小片距可增大翅化比，使得单位尺寸的传热面积增大，但是制造费用也相应增加，因此需根据使用条件、换热参数选择合适的翅化比，经大量试验与实际应用证明，最佳翅化比为14～27，国内翅片管通常选择：低翅17.1，高翅23.4。 2 材料技术要求及制造工艺 由于双金属轧制翅片管采用两部分材料组成，即基管（钢管）和散热铝管，钢管承载内部流体介质腐蚀、冲刷、压力、热传导，铝管轧制成型后形成翅片进行换热，因此可根据冷、热流体条件参数以及换热器结构类型自由选择基管材料和翅片材料。 2.1 材料技术要求 钢管技术要求：材料可根据介质腐蚀、冲刷等条件、参数进行选取，由于空冷换热器通常长度为6m～12m，因此为保证后续钢管插入铝管内，在使用前应对钢管进行校直，其直线度误差1000mm内不大于0.4mm，且钢管表面还应进行清理，去除污物以及铁锈，由于钢管插入铝管后不易进行压力试验，且对于微渗漏无法准确观测，因此钢管在装配前还应进行单管水压试验，试验压力按照GB150标准要求为设计压力的两倍，保压时间一般不低于10s。钢管不应有变形、渗漏现象存在。 散热铝管技术要求：一般采用GB/T4437.1—2000热挤压无缝铝管，此种材料抗拉强度可达到5.38kg/mm2～9.5kg/mm2保证了铝管在轧制时在静拉伸条件下的承载能力，提高了翅片的断裂抗力，保证材料弹性变形向局部集中塑性变形的均匀过渡、屈服强度1.75kg/mm2～2.5kg/mm2，保证了在受到外力作用下铝管均匀变形，减少塑性变形的应力，保证翅片成型，伸长率大于25%，保证翅片能够均匀、稳定的变形，为获得较高换热面积提供重要保证。由于轧制前基管需插入到铝管内部，因此铝管内外圆同轴度要求小于0.2mm，椭圆度小于0.1mm，铝管应尽可能的平直，不应有硬性弯曲、凹坑和压痕等，且通过金相复验分析，不得有明显的晶粒增大现象存在，防止轧制翅片管外观出现无齿形。 2.2 制造工艺 （1）钢管与铝管装配前应尽量校直，将直线度误差控制在允许范围内，然后将铝管端面由专用工具以内孔定位后划平，并内外倒角1×45°。 （2）将钢管、铝管使用辅助机械装置进行配串装配，并将其引入主轧机后端旋转料筒，调试好3组轧片刀，根据片距尺寸调整螺旋角，分别经过粗轧、精轧，将翅片轧制成型，然后将翅片管两端多余翅片去除、定尺。 （3）翅片成型后需要进行表面处理，分别在处理槽中用碱液、抛光液对轧片管进行处理，碱液是含有大量氢氧根从而呈碱性的一种溶液，能够溶解脂肪、织物等黏性物质，并且对其他物质存在很高的化学反应能力。使用碱液的温度一般低于80℃，以防止反应碱性气体逸出，翅片管取出碱液槽时，应缓慢，以防碱液溅出；抛光液是一种不含磷、硫、氯添加剂的水溶性化学试剂，且具有较好的防锈、去油污、增光性能，并能铝翅片超过原有的光泽。性能稳定、无毒，对环境无污染。 3 检测方法 3.1 外观检查 翅片外表面应清洁，不得有污物、磕碰、倒塌、端部部部齿痕等缺陷，且翅片尖端的开裂深度不应大于翅片高度的1/4，包覆层应与基管紧密连接，不允许有开裂现象；尺寸检查：每米翅片管片数偏差为±4%，翅片管外径公差为-1mm～0.5mm。 3.2 拉拔力检测 由于双金属轧制翅片管轧制成型后根部翅片一般仅为0.4mm，且包覆层的厚度在1mm左右，为防止在受外力、长时间处于高风速状态或恶劣外部环境下下翅片撕裂、脱落影响设备换热，因此对翅片连接强度进行检测，通常方法为：在首只产品DR翅片管上随机选取一段翅片，将所选取翅片周边翅片拨倒，以预留试验空间，取90°翅片剪至根部，利用自锁钳沿翅片管垂直方向，向上平稳拉拽翅片，直至翅片脱离，此事数值为翅片实际拉拔力值，一般对于双金属轧制翅片管拉拔力不低于5kg。 3.3 单管热功性能试验 热功性能试验式检验翅片管传热、换热能力的主要检测手段，对于双金屬轧制翅片管热功性能试验是一个必不可少的检验工序，其中传热系数试验是在整个热功性能试验中最重要环节，在保证基管内热能传递条件基本稳定的情况下，对外部换热空气风速进行调节，在测量不同风速量级下，翅片管的传热系数通过对风速与传热系数线性关系比较分析，从而对翅片管的传热、换热能力进行评估。 结语 对于双金属轧制翅片管通过准确计算、不断完善的制造工艺以及严谨的检测手段，能够最大限度地发挥翅片管的散热能力，不但节省设备整体制造成本，也对空冷式热交换器换热能力提供最有力保证。 参考文献 [1]史美中，王中铮.热交换器原理与设计[M].南京：东南大学出版社，2009：123. [2]陈晓君.双金属轧片式翅片管气体冷却器的应用[J].风机技术，2003（1）：24-25. [3]钱红卫，张琳.双金属轧片式翅片管传热性能试验研究[J].石油和化工设备，2005，8（3）：14-15. |
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