近年來(lái)，伴隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展,，國(guó)內(nèi)對(duì)銅材等原材料的需求開(kāi)始快速增長(zhǎng),。2003年我國(guó)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(wàn)噸,，僅次于美國(guó),，居世界第二位，而銅管產(chǎn)量達(dá)66.4萬(wàn)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(guó)銅管表觀消費(fèi)量依然居世界第 一位,，這也表明我國(guó)是國(guó)際上較大的銅管市場(chǎng)之一,。同國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)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(guó)銅管材的產(chǎn)量再創(chuàng)新高，達(dá)到85萬(wàn)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(wàn)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(guò)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(guò)三輥行星軋制，再經(jīng)過(guò)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(gè)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(gè)鑄軋法銅管的質(zhì)量,，所以研究和開(kāi)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(guó)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(kāi)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(guó)內(nèi)研究空心管坯水平連鑄工藝起步比較晚,，與國(guó)外的技術(shù)相比還有一定差距,，有些關(guān)鍵技術(shù)還沒(méi)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(guò)程中會(huì)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(duì)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(duì)流換熱過(guò)程
一,、翅片的換熱
研究翅片管外表面空氣的對(duì)流換熱過(guò)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(jiǎn)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(guò)優(yōu)化翅片管結(jié)構(gòu)或改善翅片表面狀況來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
當(dāng)空氣橫掠翅片管時(shí),，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(dòng)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(dòng)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(shí),，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(dòng)還會(huì)造成能耗的增加,。因此，減小尾流區(qū)對(duì)換熱的影響是翅片表面強(qiáng)化傳熱需解決的主要問(wèn)題之一,。
減小翅片管尾流區(qū)對(duì)換熱的影響有兩條途徑：
1.改變 異型銅棒的形狀,。因?yàn)樵诘涡喂堋E圓管和圓管3種光管中,，當(dāng)來(lái)流氣體流速相同時(shí),，滴形管的流動(dòng)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(gè)供暖系統(tǒng)管道不匹配,，亦會(huì)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(dòng)，邊界層由于無(wú)附加擾動(dòng)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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