微通道管材与换热器制造技术及其应用-教育部科技发展中心.PDF

教育部推荐 2014 年度国家科学技术奖公示内容 项目名称：微通道管材与换热器制造技术及其应用 项目简介： 我国年产各类空调逾１亿台，每年空调运行耗电达 8000 亿度，约占全国电 力消耗的 20%；氟利昂制冷剂年使用量 27 万吨，二氧化碳当量排放 4.6 亿吨， 占全球三分之二。提高换热器效能，减少二氧化碳排放是中国乃至世界空调制造 业面临的难题。微通道换热器通过微通道扁管的强化换热作用和尺度效应，可显 著提高换热效率和减少制冷剂充注量，是解决这一难题的有效途径。 本项目在自然基金重点项目等支持下，历经十多年产学研持续攻关，围绕微 通道换热器系统设计、微通道管材成形制备、换热器集成制造三方面关键技术进 行科研攻关，主要工作与创新成果如下： １．由于对微通道换热器的换热效能缺乏系统研究，导致换热器设计系统效 能低下，换热效能比国外先进水平低约 30%。项目针对微通道管材与换热系统 匹配的难题，研究了两相制冷剂在微通道管材与换热器中的流动和传热规律，发 明了小管径集流管连接结构、扁管焊接防堵塞结构与防端盖转动装置，建立了局 部弯扭大变形技术，设计了迴绕式微通道换热器等 10 余款微通道换热器，与同 尺寸管翅式换热器相比，体积可减小 60%，制冷剂充注量减少 70%。 ２. 微通道管成形过程复杂，缺乏核心模具与工艺技术，挤压管材尺寸精度 和承压能力比国外先进水平低 30∼40%，新型折叠式微通道多孔管制造与装备技 术在国际上尚处起步阶段。本项目提出了基于空洞演化的管壁强度计算模型，建 立了管壁空洞体积分数与晶粒度控制方法，建立了微通道管材连续塑性成形过程 的高效精确模拟方法，研发了小圆弧成形与大平面回弹精确控制技术，实现了大 挤压比和长区间成形中变形量合理分配，解决了微小孔径管材成形中管壁强度和 精度难以控制的难题。开发了具有承压高、耐磨损、精度高的组合式微通道挤压 模具，研制了一种以复合薄带制备多孔微通道管的精密辊弯成形工艺与装备，制 备出当量孔径 0.5mm、壁厚 0.25mm 的挤压管材和当量孔径 1mm、最小壁厚 0.26mm 的多孔折叠式微通道管。 ３. 由于换热器制造和系统集成技术水平低，国产微通道换热器产品一次合 格率不到 90%。项目针对微通道管－翅片－集流管装配精度控制的难题，建立 了大长厚/长宽比构件柔性夹持和矩阵排布阵列整体定位技术；建立了温度场－ 变形量－钎焊组织的关系模型，解决了装配结构钎焊控形控性的难题；发明了换 热器无模折弯技术与装备，明显提高了换热器折弯成形质量。建立了微通道换热 器规模化生产线，并构建了微通道管材与换热器的快速质量检测平台，换热器一 次合格率达 99.85%。 项目拥有知识产权 58 项：授权发明专利 19 项，实用新型专利 24 项，公开 发明专利 8 项，获软件著作权 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，认为本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。 主要完成人及技术贡献： １.彭颖红, 教授，项目负责人，上海交通大学，主持项目研究开发工作。 ２.陈江平，教授，上海交通大学，负责微通道换热器设计与制造技术研究。 ３.李大永，教授，上海交通大学，负责成形过程的模拟建模工作。 ４.唐 鼎，助理研究员，无锡凯博士机电科技有限公司，负责模具与装备技术。 ５.施峻业，博士后，上海交通大学，构建微通道换热器设计平台。 ６.潘晓勇，高工，四川长虹空调有限公司，新型微通道换热器的研制。 ８.葛亚飞，高工，浙江盾安人工环境股份有限公司，微通道换热器生产线的建 立。 ９.黄国强，高工，上海加冷松芝汽车空调股份有限公司，微通道换热器应用。 ７.钟 明，工程师，四川长虹空调有限公司，新型微通道换热器的研制。 10.蔡培裕，工程师，浙江盾安人工环境股份有限公司，微通道换热器生产线的 建立。 主要完成单位及贡献： 上海交通大学,四川长虹空调有限公司，浙江盾安人工环境股份有限公司，上海 加冷松芝汽车空调股份有限公司，无锡凯博易机电科技有限公司 推广应用情况： 项目成果在四川长虹、浙江盾安、浙江银轮、上海加冷松芝、江苏百舸、上 海邦德、湖北美标等单位成功应用，近三年新增产值 27.61 亿元，利润 3.59 亿 元，税收 3.02 亿元。微通道检测与换热器折弯技术推广到世界领先的丹佛斯换 热器公司和海德鲁铝业公司。项目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