近年來，伴隨著國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展,，國內(nèi)對銅材等原材料的需求開始快速增長,。2003年我國銅加工材產(chǎn)量和 銅棒產(chǎn)量均創(chuàng)歷史新高,，銅材產(chǎn)量已達(dá)319.5萬噸，僅次于美國,，居世界第二位,，而銅管產(chǎn)量達(dá)66.4萬噸，居世界第 一位,，而且出現(xiàn)了銅管出口量大于進(jìn)口量,。但是我國銅管表觀消費(fèi)量依然居世界第 一位，這也表明我國是國際上較大的銅管市場之一,。同國外發(fā)達(dá)國家一樣,，空調(diào)制冷用散熱銅管(ACR)發(fā)展迅速，約占銅管總產(chǎn)量的30%,。 2004年我國銅管材的產(chǎn)量再創(chuàng)新高,，達(dá)到85萬噸，占世界銅管材總產(chǎn)量的三分之一,，其中空調(diào)制冷用銅管的產(chǎn)量達(dá)35萬噸,。
傳統(tǒng)的銅管生產(chǎn)工藝擠壓法是由連鑄實(shí)心鑄坯擠壓成管坯，再經(jīng)過拉拔加工成管材,。20世紀(jì)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(jīng)過三輥行星軋制,，再經(jīng)過盤拉而加工成管材。鑄軋法生產(chǎn)的銅管材性能穩(wěn)定且制造成本較低,、生產(chǎn)效率高,，可以滿足空調(diào)和制冷行業(yè)等用戶的要求，從而大大促進(jìn)了銅管材的廣泛應(yīng)用,。在鑄軋法生產(chǎn)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第 一道工序,，因此水平連鑄空心管坯的質(zhì)量決定整個鑄軋法銅管的質(zhì)量,，所以研究和開發(fā)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(shù)是20世紀(jì)70年-發(fā)的新技術(shù),，80年代初進(jìn)入工業(yè)生產(chǎn)階段，國內(nèi)某銅管廠于20世紀(jì)90年代引進(jìn)鑄軋法工藝,，并且開始研究,、改進(jìn)和優(yōu)化空心管坯水平連鑄工藝，但是,，由于國內(nèi)研究空心管坯水平連鑄工藝起步比較晚,，與國外的技術(shù)相比還有一定差距,，有些關(guān)鍵技術(shù)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(chǎn)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(nèi)壁氧 化，氣孔,，縮孔,，夾渣和內(nèi)部裂紋等缺陷。
缺陷的存在嚴(yán)重影響著管坯的質(zhì)量,，降低產(chǎn)品生產(chǎn)效率與成品率,，增加產(chǎn)品成本，制約后續(xù)工序的加工,。因此研究空心管坯水平連鑄工藝,， 電力銅棒對改善管坯質(zhì)量，提高成材率,，降低產(chǎn)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
一、翅片的換熱
研究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?yàn)榫匦纹哂薪Y(jié)構(gòu)簡單,、緊湊及容易制造等優(yōu)點(diǎn)，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(kuò)展表面的,。
在銅管鋁翅片散熱器中，強(qiáng)化空氣側(cè)的換熱是散熱器強(qiáng)化換熱的關(guān)鍵,，而空氣側(cè)換熱的強(qiáng)化,，主要是通過優(yōu)化翅片管結(jié)構(gòu)或改善翅片表面狀況來實(shí)現(xiàn)的。
當(dāng)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?yàn)樵谖擦鲄^(qū)內(nèi),，由于流體的循環(huán)擾動導(dǎo)致尾流區(qū)內(nèi)流體溫度遠(yuǎn)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(xué)王厚華等人的的研究表明,，當(dāng)空氣外掠單塊矩形翅片圓管，較小界面風(fēng)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(nèi)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強(qiáng)化傳熱需解決的主要問題之一。
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?yàn)樵诘涡喂?、橢圓管和圓管3種光管中，當(dāng)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(dǎo)致散熱器的加工工藝復(fù)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?yàn)殡S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。
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