في البحث عن أنظمة تبريد فعالة من حيث الطاقة تلبي المعايير البيئية الصارمة، ظهرت ورق الألومنيوم الهيدروفيلي كغير لعبة في الابتكارات الحديثة HVAC.مع زيادة الطلب العالمي على مكيفات الهواء التي توازن بين أداء الحرارة القصوى والاستدامة، هذه الصفائح الهندسية المغطاة بطبقة هيدروفيلية مسامية مجهرية تعيد تعريف كفاءة المبردات والمكثفات.
المصنعون الرائدون الآن يضعون الأولويةورق الألومنيوم الهيدروفيليلمكيفات الهواء ليس فقط لمعدلات نقل الحرارة أعلى بنسبة 30٪ مقارنة بالألواح التقليدية ولكن أيضًا لخصائصها المضادة للتآكل التي تمدد عمر المعدات في المناخات الرطبة.تدرس هذه المقالة كيفية مكافحة الطلاءات الهيدروفيلية المتقدمة لتشكيل الصقيع، تخفيض استهلاك الطاقة بنسبة تصل إلى 15٪ وتحقيق التوافق مع بروتوكولات انتقال المبردات من وكالة حماية البيئة، مما يضع هذه المادة كحجر الزاوية لتصميم الجيل التالي من HVAC.
ما هي الألواح الهيدروفيلية؟
بالمقارنة مع ورق الألومنيوم العادي، ورق هيدروفيلي لديه طبقة هيدروفيلية وتغطية مضادة للتآكل على السطح.يتم استخدام ورق الألومنيوم الهيدروفيلي بشكل رئيسي لأطراف راديتور مكيف الهواء.
The principle of using hydrophilic foil in the air conditioning industry is that the condensed water in the air conditioner will quickly spread on the hydrophilic foil and will not condense into water droplets، وبالتالي زيادة مساحة تبادل الحرارة، وتسريع سرعة التبريد والتدفئة، وتجنب بشكل فعال الضوضاء.
ورق الألومنيوم الهيدروفيلي هو نوع من أوراق تكييف الهواء ، ولكنه لا يمكن اعتباره بالكامل ورق تكييف الهواء. بالإضافة إلى الأوراق الهيدروفيلية ، ورق الألومنيوم غير المطلي ،ورق الألومنيوم المقاوم للتآكل، ورق الألومنيوم الهيدروفوبي، ورق الألومنيوم التشحيم، الخ هي أيضا ورق تكييف الهواء.
سبيكة من الألومنيوم الهيدروفيلية
ورق الألومنيوم الهيدروفيلي هو مادة مهمة تستخدم على نطاق واسع في معدات التبريد مثل مكيفات الهواء المنزلية والثلاجات ومكيفات الهواء للسيارات وخزانات مياه السيارات.
| السلسلة / السبائك | سلسلة 1000: 1100, 1200 سلسلة 3000: 3003، 3102، 3015 سلسلة 8000: 8011، 8079 |
| الحرارة | O، H22، H24، H26، الخ |
| سمك | 0.08-0.2ملم |
| العرض | 1400ملم، حسب الطلب |
| القطر الداخلي | 76/152/200ملم |
| الخصائص الرئيسية | سلسلة 1xxx: نقاء 99٪ + ، مقاومة التآكل الفائقة السلسلة 3xxx: قوة متزايدة من Mn ، سحب عميق ممتاز سلسلة 8xxx: تحسين Fe/Si ، تحسين قابلية التشحيم |
| تطبيقات HVAC | سلسلة 1000: البيئات الساحلية الرطبة سلسلة 3000: لفائف المكثفات عالية الضغط سلسلة 8000: مبادلات الحرارة ذات الطبقات المتعددة |
الأبعاد القياسية للصناعة:
| المعلم | النطاق | حالة استخدام نموذجية لـ HVAC |
| سمك | 0.08 ٠.٢ ملم | 0.1 ملم للقناة الدقيقة ، 0.15 ملم للنحاس الأنبوبي |
| العرض | 300-1300 مم | 950 ملم (عرض الملفات القياسية لشركة Carrier/Trane) |
| طول الملف | 28000 متر | محسّنة للطبع السريع (≥120 زعانف/دقيقة) |
تستخدم الألواح الهيدروفيلية لتكييف الهواء بشكل رئيسي سبائك الألومنيوم من سلسلة 3xxx و 8xxx ، مع مراعاة القوة والقدرة على التشكيل ومقاومة التآكل.
- سبيكة 8011: تحتوي على Fe 0.5%-1.0٪، Si 0.4%-0.8٪، H18 حالة (قوة السحب ≥160 MPa). تكمن الميزة في التوافق الممتاز للدعام وهي مناسبة لمبادلات الحرارة المركبة متعددة الطبقات.محتواه العالي من Fe يمكن أن يُصقل الحبوب ويحسن استقرار الأبعاد من الزعانف المسجلة (التسامح ± 0.02 ملم).
- سبيكة 3102: تحتوي على Mn 0.05%-0.20٪، Cu≤0.05٪، O temper ( temper لينة). وهي معروفة بطولها العالي (≥ 25٪) ومناسبة لتصميمات الزعانف المعقدة (مثل نوع الزعانف) ،ولكن مقاومة التآكل لها أقل قليلا من 8011 ويحتاج إلى الاعتماد على حماية الطلاء.
مقارنة الأداء:
| المعلم | 8011 H18 | 3102 0 |
| قوة التوتر | 160-180 مبا | 80-100 مبا |
| الطول | 2%-4% | 25-30% |
| العملية المطبقة | التصليح / لحام التردد العالي | طابع / ثني |
| التكلفة | الوسط | منخفضة |
في الوقت الحالي ، يفضل سوق أمريكا الشمالية سبيكة 3102 للبيئات ذات التآكل المنخفض ، بينما يستخدم السوق الآسيوي في الغالب سبيكة 8011 للتعامل مع تحديات الرطوبة العالية.
تكنولوجيا الطلاء الهيدروفيلي والكشف
وتشمل التقنيات الأساسية للطلاءات الهيدروفيلية المعالجة المسبقة وصياغة الطلاء وعمليات التشديد.
1المعالجة السابقة:
- إزالة الدهون: عامل تنظيف قلي (pH 10-12) لإزالة زيت التدحرج.
- التحويل الكيميائي: معالجة الزركونية الخالية من الكروم (ZrO2 50-100 mg/m2) ، استبدال الكرومات التقليدية (التوافق مع RoHS).
2صيغة الطلاء:
- مصفوفة الراتنج: الراتنج الأكريليك (مقاومة درجات الحرارة -30 °C ~ 130 °C) أو السيليكون المعدل بالبوكسي (مقاومة درجات الحرارة> 150 °C).
- المواد الإضافية الوظيفية: النانو SiO2 (معززة مقاومة الارتداء) ، ملح الأمونيوم الرباعي (المضاد للبكتيريا) ، الفوسفات (تحسين الالتصاق).
3عملية التجفيف:
- تصلب الهواء الساخن: 3-5 دقائق عند 180 درجة مئوية-220 درجة مئوية لتشكيل بنية شبكة متقاطعة.
4أساليب اختبار أداء الطلاء:
- اختبار زاوية الاتصال: وفقًا لـ GB/T 30447-2013 ، استخدم مقياس زاوية الاتصال (مثل Krüss DSA100).
- اختبار الالتصاق: أسلوب الشفرة المتقاطعة (ISO 2409) ، تصنيف من 0 إلى 5 (0 يعني عدم القشرة).
- مقاومة الرطوبة والحرارة: 500 ساعة في 85 درجة مئوية / 85٪ RH البيئة، لا يكون الطلاء بثور أو قشر.
وتظهر ورقة "غري" التقنية لسنة 2023 أن الألواح الهيدروفيلية مع الطلاء النانوي المركب يمكن أن تمدد عمر الزعانف إلى أكثر من 15 عامًا.
كيف تختار سمك الصفائح الهيدروفيلية؟
يجب أن يكون سمك الصفيحة الهيدروفيلية متوازناً بين التوصيل الحراري والقوة والتكلفة:
1. ورق 0.1 ملم (تسامح ± 0.005 ملم):
- المزايا: خفيفة الوزن (30٪ تخفيض في الوزن) ، مناسبة لمبادلات الحرارة الميكرو قناة (12٪ تخفيض في انخفاض الضغط على جانب المبرد).
- التطبيقات: مكيفات الهواء المنزلية ذات الترددات المتغيرة (مثل Midea) ، وأنظمة VRF التجارية.
- القيود: عمق الطابع ≤5 ملم ، وإلا فمن السهل أن تتشقق.
2. ورق 0.15 ملم (تسامح ± 0.008 ملم):
- المزايا: صلابة عالية (40٪ زيادة في القدرة على مكافحة الانهيار) ، مناسبة لتصميم الزعانف الطويلة (> 15 مم).
- التطبيقات: المبردات الصناعية، مضخات الحرارة منخفضة درجة الحرارة (بيئة -25 درجة مئوية).
- القيود: ارتفاع تكلفة المواد بنسبة 20 ٪ ، ويتطلب مطبخ جرعة عالية الحجم (> 200 طن).
3صيغة حساب سمك الصفائح الهيدروفيلية: t=PxL2 / 8xσxh
- من بينها: t = سمك، P = ضغط الرياح، L = امتداد الزعانف، σ = قوة الاستيعاب، h = ارتفاع الزعانف.
- على سبيل المثال ، يستخدم مكيف الهواء 5HP ورق 0.12 مم (قوة الإنتاج ≥ 120MPa) بسرعة الرياح 2m / s ، والتي يمكن أن تأخذ في الاعتبار كل من متطلبات التكلفة ومكافحة التشوه.
كيف تقييم مقاومة التآكل من الألواح الهيدروفيلية؟
مقاومة التآكل هي المؤشر الأساسي للورق الهيدروفيلي. وتشمل طرق التقييم:
1اختبار رش الملح المحايد (NSS):
- المعيار: ASTM B117، محلول NaCl بنسبة 5٪، رذاذ مستمر عند 35 درجة مئوية.
- معيار التأهيل: يجب أن تكون الصفيحة من سبيكة 8011 + H18 خالية من الصدأ الأحمر لمدة ≥720 ساعة.
2اختبار التآكل الدوري (CCT):
- المعيار: SAE J2334، محاكاة حرارة رطبة (50°C/100%RH) - دورة رش الملح الجاف.
- معيار التأهيل: صلابة الطلاء ≥ درجة B بعد 20 دورة.
3محاكاة ظروف العمل الفعلية:
- المنطقة الساحلية: تركيز Cl− ≥200mg/m3، يجب أن يحتوي الطلاء على عامل الارتباط السيلاني (لتحسين الكثافة).
- المنطقة الصناعية: في بيئة تلوث SO2 ، يفضل الطلاء الذي يحتوي على مثبطات تآكل الموليبدات.
الحالة: تطبيق مكيفات الهواء من شركة Haier في سوق جنوب شرق آسيا على طبقة مزدوجة (طبقة الزركونيوم السفلية + طبقة السطح المركبة SiO2) ، مع عمر رش الملح 1200 ساعة ،50% أعلى من طبقة واحدة.