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上海交大研发折叠式微通道管,破解节能减排“难题”

本网讯(记者 刘时玉)提高空调系统能效、减少制冷剂使用及二氧化碳排放,成为当前及今后中国乃至世界空调制造业面临的艰巨课题。上海交通大学彭颖红教授团队,向这个世界级的难题发起挑战,团队研发的“折叠式微通道管辊弯成形制备工艺及装备”,在节能减排方面已经取得了国际先进的成果,被称为“空调节能减排先锋”。据了解,这项技术将在第17届中国国际工业博览会高校展区进行展出。

在国家自然科学基金重点项目的支持下,彭颖红教授团队历经十余年产学研持续攻关,围绕微通道换热器系统设计、微通道管材成形设备、换热器集成制造三个方面的关键技术进行科研攻关,取得了一系列国际先进水平的科研成果。

据介绍,开发微通道换热器是空调节能减排的有效途径。与传统换热器中的圆截面铜管相比,铝合金微通道管具有微小管径(通常0.5-1.5mm)和通道密排结构,传热和承压性能大大优于铜管。采用微通道管代替传统铜管应用于空调系统,具有四大优势:节能优势——可提高系统换热性能30%;环保优势——可减少制冷剂充注量70%;成本优势——减重60%,降低成本40%;绿色制造优势——换热器为全铝结构,容易回收。

因此,微通道换热器的研究、开发及产业化是解决我国空调节能减排问题的一个有效途径。在国际上,美国能源部、日本NEDO以及欧盟HPA近几年均出台了将微通道换热器列入重点发展领域的战略计划。《中国家电产业技术路线图》也已将微通道换热器列为十二五该领域重点发展方向。

彭颖红教授团队研发的“折叠式微通道管辊弯成形制备工艺及装备”,将厚度为0.265mm、高耐腐蚀性的3层复合铝箔带材,通过25道次连续辊弯成形,制成新一代空调换热管——10孔折叠式微通道管。

折叠式微通道管主要面向车用、家用空调器等换热设备及其它钎焊式换热器,相比于传统的利用铝锭热挤压方式制备微通道管,产品耐腐蚀:采用3层或5层复合铝箔带材为原料,较挤压铝材耐腐蚀性大幅提高,解决了铝管用于家用空调室外机易腐蚀的问题;高速制管:制造速度可达120米/分钟,有利于降低成本,推动微通道管在家用空调的大规模应用;省掉了铝锭加热的高能耗环节,生产过程洁净、节能、无污染。

在折叠式微通道管的研制过程中,研究团队开发了针对连续辊弯成形高效精确仿真模拟的实体壳单元,形成辊弯成形工艺设计软件。通过基于实体壳模型的连续辊弯成形高效精确模拟,对辊轮间变形量进行合理分配和控制,对成形辊轮的轮廓进行优化,解决了长区间、薄带料的小外径圆弧成形、大角度圆弧成形、大平面回弹控制等核心问题,实现了长区间、多道次的精密辊弯成形工艺设计。

值得一提的是,“微通道管材与换热器制造技术及其应用”项目技术已获得2014年国家科学技术进步奖二等奖。2007年,项目成果“连续塑性成形数值模拟与工艺优化技术”获得上海市科学技术一等奖;2013年,项目成果“微通道管材制备技术及在换热器中的应用”获得教育部科技进步一等奖。项目团队拥有知识产权58项,授权发明专利19项、实用新型专利24项、软件著作权7项,发表SCI/EI论文68篇,出版专著3部。

经教育部组织成果鉴定,认为项目技术总体处于国际先进水平,部分技术达到国际领先水平。团队技术成果在四川长虹空调、浙江盾安、上海松芝、杭钢铝业以及浙江银轮等行业内知名企业得到成功应用,近三年新增产值超过20亿元,取得了较大经济效益。该技术对于发展微通道管材与换热器先进制造技术,形成我国微通道换热器产业链,推动空调产业升级和节能减排具有重要意义。

据了解,微通道换热器本源于汽车空调,现在正逐步向家用、商用大型空调的方向发展,并有望全面替代铜管-铝翅片换热器,形成空调制冷行业新一轮的技术革命。上海交大研发的折叠式微通道管技术,有助于加速微通道管大规模应用进程,加速节能环保、轻量化的微通道空调走进千家万户,为国家节能减排做出积极贡献。