در تلاش برای سیستم های خنک کننده انرژی کارآمد که مطابق با استانداردهای محیط زیست سختگیرانه است، ورق آلومینیوم هیدروفیلیک به عنوان یک تغییر دهنده بازی در نوآوری مدرن HVAC ظاهر شده است.در حالی که تقاضای جهانی برای تهویه مطبوع که عملکرد حرارتی اوج را با پایداری متعادل می کند، افزایش می یابد، این ورق مهندسی شده که با یک لایه هیدروفیل میکروسکوپی متخلخل پوشانده شده است، کارایی کپسول تبخیر کننده و تهویه کننده را دوباره تعریف می کند.
تولید کنندگان پیشرو در حال حاضر اولویت بندی می کنندورق آلومینیوم هیدروفیلیبرای تهویه مطبوع نه تنها به دلیل نرخ انتقال حرارت 30٪ بالاتر در مقایسه با فولی های معمولی بلکه همچنین به دلیل خواص ضد خوردگی آن که طول عمر تجهیزات را در آب و هوای مرطوب افزایش می دهد.در این مقاله بررسی می شود که چگونه پوشش های هیدروفیلیک پیشرفته با تشکیل یخ مبارزه می کنند، مصرف انرژی را تا 15٪ کاهش می دهد و با پروتکل های انتقال یخچال EPA هماهنگ می شود، این ماده را به عنوان سنگ بنای طراحی نسل بعدی HVAC قرار می دهد.
ورق هیدروفیلیک چیست؟
در مقایسه با ورق آلومینیوم معمولی، ورق هیدروفیل دارای پوشش هیدروفیل و پوشش ضد خوردگی در سطح است.ورق آلومینیوم هیدروفیلیک عمدتا برای باله های رادیاتور تهویه مطبوع استفاده می شود.
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، در نتیجه افزایش منطقه تبادل گرما، سرعت خنک کننده و گرم کننده و جلوگیری موثر از سر و صدا.
ورق آلومینیوم هیدروفیلیک یک نوع ورق تهویه مطبوع است، اما نمی توان آن را به طور کامل به عنوان ورق تهویه مطبوع در نظر گرفت. علاوه بر ورق هیدروفیلیک، ورق آلومینیوم غیر پوشانده،ورق آلومینیومی مقاوم به خوردگی، ورق آلومینیوم هیدروفوب، ورق آلومینیوم روان کننده و غیره نیز ورق های تهویه مطبوع هستند.
آلیاژ ورق هیدروفیلیک آلومینیوم
ورق آلومینیوم هیدروفیلیک یک ماده مهم است که به طور گسترده در تجهیزات خنک کننده مانند تهویه مطبوع خانگی، یخچال ها، تهویه مطبوع خودرو و مخازن آب خودرو استفاده می شود.
| سری/آلیاژ | سری 1000: 1100, 1200 سری 3000: 3003، 3102، 3015 سری 8000: 8011، 8079 |
| گرما | O، H22، H24، H26 و غیره |
| ضخامت | 0.08-0.2mm |
| عرض | 1400mm، سفارشی |
| قطر داخلی | 76/152/200mm |
| ویژگی های کلیدی | سری 1xxx: 99٪+ خلوص، مقاومت بهتر در برابر خوردگی سری 3xxx: قدرت تقویت شده Mn، جذب عمق عالی سری 8xxx: بهینه سازی Fe/Si، افزایش قابلیت بریز |
| برنامه های کاربردی HVAC | سری 1000: محیط های مرطوب ساحلی سری 3000: کویل های تهویه کننده با فشار بالا سری 8000: مبادلات گرما چند لایه ای |
ابعاد استاندارد صنعت:
| پارامتر | محدوده | مورد استفاده معمول HVAC |
| ضخامت | 0.08 ۰٫۲ میلی متر | 0.1 میلی متر برای میکروکانال، 0.15 میلی متر برای لوله بال |
| عرض | ۳۰۰٫۱۳۰۰ میلی متر | 950 میلی متر (عرض کویل استاندارد برای Carrier/Trane) |
| طول کویل | 2،000 ¥8000 متر | بهینه سازی شده برای چاپ با سرعت بالا (≥120 باله/ دقیقه) |
فولیک هیدروفیلیک تهویه مطبوع عمدتاً از آلیاژ های آلومینیوم سری 3xxx و 8xxx استفاده می کند ، با توجه به قدرت ، قابلیت شکل گیری و مقاومت در برابر خوردگی.
- آلیاژ 8011: حاوی Fe 0.5%-1.0٪، Si 0.4%-0.8٪، حالت H18 (مقاومت کششی ≥160 MPa). مزیت آن در سازگاری عالی جوش است و برای مبادلات گرما چند لایه ای کامپوزیت مناسب است.محتوای بالای Fe آن می تواند دانه ها را تصفیه کند و ثبات ابعاد باله های چاپ شده را بهبود بخشد (تضامن ± 0.02 میلی متر).
- آلیاژ 3102: حاوی Mn 0.05٪ -0.20٪ ، Cu≤0.05٪ و O temper ( temper نرم) است.اما مقاومت آن در برابر خوردگی کمی کمتر از 8011 است و نیاز به حمایت پوشش دارد..
مقایسه عملکرد:
| پارامتر | 8011 H18 | 3102 O |
| قدرت تنش | 160 تا 180 MPa | 80 تا 100 MPa |
| کشش | 2 تا 4 درصد | 25 تا 30 درصد |
| روش قابل استفاده | بریزینگ/سوئیچ فرکانس بالا | چاپ و خم کردن |
| هزینه | وسط | کم |
در حال حاضر ، بازار آمریکای شمالی آلیاژ 3102 را برای محیط های دارای خوردگی کم ترجیح می دهد ، در حالی که بازار آسیا عمدتاً از آلیاژ 8011 برای مقابله با چالش های رطوبت بالا استفاده می کند.
تکنولوژی پوشش هیدروفیلیک و تشخیص
فناوری های اصلی پوشش های هیدروفیلیک شامل پردازش اولیه، فرمولاسیون پوشش و فرآیندهای سفت شدن است.
1. قبل از درمان:
- پاک کننده: پاک کننده قلیایی (pH 10-12) برای حذف روغن رولینگ.
- تبدیل شیمیایی: درمان زرکونیزاسیون بدون کروم (ZrO2 50-100 mg/m2) ، جایگزین کرومات های سنتی (جامعیت RoHS).
2فرمول پوشش:
- ماتریس رزین: رزین آکریلیک (مقاومت دمایی -30°C ~ 130°C) یا سیلیکون اپوکسی اصلاح شده (مقاومت دمایی> 150°C).
- افزودنی های کاربردی: نانو-SiO2 (مقاومت بهتر به فرسایش) ، نمک آمونیوم چهارگانه (ضد باکتری) ، فسفات (پیوند بهتر).
3. فرآیند خشک کردن:
- خشک کردن با هوای گرم: ۳ تا ۵ دقیقه در درجه حرارت ۱۸۰ تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد تا یک ساختار شبکه ای متقاطع ایجاد شود.
4روش های آزمایش عملکرد پوشش:
- آزمایش زاویه تماس: با توجه به GB/T 30447-2013، از یک متر زاویه تماس (مانند Krüss DSA100) استفاده کنید.
- آزمایش چسبندگی: روش کراس هچ (ISO 2409) ، درجه بندی 0-5 (0 به معنی بدون پوست شدن است).
- مقاومت در برابر رطوبت و گرما: 500 ساعت در محیط 85 °C / 85٪ RH، پوشش دارای هیچ بلبله یا پوست نیست.
کتاب سفید فنی Gree's 2023 نشان می دهد که فولیک هیدروفیلی با پوشش نانوکامپوزیت می تواند عمر باله را به بیش از 15 سال افزایش دهد.
چگونه ضخامت ورق هیدروفیلیک را انتخاب کنیم؟
ضخامت فولیک هیدروفیل باید باعث تعادل رسانایی حرارتی، قدرت و هزینه شود:
1. ورق 0.1mm (تواریخ ± 0.005mm):
- مزایا: سبک وزن (30٪ کاهش وزن) ، مناسب برای مبادلات گرما میکروکانال (12٪ کاهش کاهش فشار در سمت خنک کننده).
- کاربردها: تهویه مطبوع فرکانس متغیر خانگی (مانند Midea) ، سیستم های VRF تجاری.
- محدودیت ها: عمق چاپ ≤5mm، در غیر این صورت به راحتی می شکند.
2. ورق 0.15mm (تواریخ ± 0.008mm):
- مزایا: سفتی بالا (40٪ افزایش در توانایی ضد فروپاشی) ، مناسب برای طراحی باله های طولانی (> 15 میلی متر).
- کاربردهای: کولر های صنعتی، پمپ های گرما کم دمایی ( محیط -25 درجه سانتیگراد).
- محدودیت ها: هزینه مواد 20٪ افزایش می یابد و یک پرینس پرینس بزرگ (> 200 تن) مورد نیاز است.
3فرمول محاسبه ضخامت ورق هیدروفیلیک: t=PxL2 / 8xσxh
- از جمله آنها: t = ضخامت، P = فشار باد، L = پهنای بال، σ = قدرت کششی، h = ارتفاع بال.
- به عنوان مثال، یک تهویه مطبوع 5HP از ورق 0.12 میلی متری (قوت محصول ≥ 120MPa) با سرعت باد 2m/s استفاده می کند، که می تواند هر دو هزینه و الزامات ضد انحراف را در نظر بگیرد.
چگونه مقاومت ضد خوردگی ورق های هیدروفیلیک را ارزیابی کنیم؟
مقاومت در برابر خوردگی شاخص اصلی ورق هیدروفیل است. روش های ارزیابی عبارتند از:
1تست اسپری نمک خنثی (NSS):
- استاندارد: ASTM B117، محلول 5٪ NaCl، اسپری مداوم در 35 °C.
- استاندارد واجد شرایط: فلز آلیاژ 8011 + H18 باید برای مدت ≥720 ساعت از زنگ قرمز پاک باشد.
2آزمون خوردگی چرخه ای (CCT):
- استاندارد: SAE J2334، شبیه سازی شده گرمای مرطوب (50°C/100%RH) - خشک کردن- چرخه اسپری نمک.
- استاندارد صلاحیت: چسبندگی پوشش ≥ درجه B پس از 20 چرخه.
3. شبیه سازی شرایط کاری واقعی:
- منطقه ساحلی: غلظت Cl− ≥200mg/m3، پوشش باید حاوی عامل اتصال سیلان باشد (برای بهبود تراکم).
- منطقه صنعتی: در محیط های آلوده به SO2، پوشش هایی که حاوی مهار کننده های خوردگی مولیبات هستند ترجیح داده می شوند.
مورد: تهویه مطبوع های Haier در بازار آسیای جنوب شرقی از پوشش دو لایه (طبقه پایین زرکونیوم + لایه سطحی ترکیب SiO2) استفاده می کنند، با عمر اسپری نمک 1200 ساعت،50 درصد بالاتر از پوشش تک لایه ای.