稀土合金微通道集热板的技术分析

1稀土合金微通道集热板简介 整体结构（见图1）：集热板芯的集管、扁管为相同的稀土合金铝材，运用自动火焰钎焊的方式焊接在一起，整板爆破压力＞5MPa。 图1 整体结构外观 流道（见图2）：集热板有60~120 条流道，流道面积达到整块平板的1/3。 图2 流道 膜层：利用氟碳涂层超强的耐候性原理，结合纳米黑钛的高吸收比，以及水基无污染的特性制成的水基纳米黑钛材料，直接涂在微通道集热板芯表面，吸热后热量瞬间传递，避免闷晒损失。 边框：采用整条边框折弯的方式，整体聚氨酯发泡+ 岩棉隔热，保温性能优越。 2稀土合金微通道集热板性能检测试验 2011~2013 年，邹平伟瑞制冷材料有限公司技术中心对稀土合金微通道集热板通过自行检测及委外检测，对耐候性、物理性能、综合热性能等方面进行了广泛的试验。 试验1： 试验题目：稀土合金与防冻液的耐腐蚀性试验。 试验对象：稀土合金微通道翼片管。 试验2： 试验题目：稀土合金微通道集热板芯耐腐蚀性试验。 试验对象：稀土合金微通道集热板芯。 试验3： 试验题目：稀土合金微通道管物理性能试验。 试验对象：稀土合金管材。 试验4： 试验题目：稀土合金集热板集热性能检测结果. 试验对象：稀土合金微通道集热板。 2.1 稀土合金微通道管耐腐蚀性检测结果 1.试验背景 进行两个实验分别验证稀土合金铝材与普通铝材的耐腐蚀性对比，稀土合金铝材与防冻液之间耐腐蚀性试验结果。 2.试验条件 分别选取普通3003 铝材与稀土合金管，进行耐腐蚀性试验。 3.试验步骤 1）按照SH/T0620-1995 要求配置防冻液、安装试验仪器。 2）冷却液选择AHT-40 型、OAT-L配方。 3）腐蚀水添加量为225g（是国标要求的3倍）。 4）压力为0.2MPa。 5）温度为135益。 6）反应时间为168h。 4.判断标准 按照SH/T0620-1995 的标准，产品无点蚀、坑蚀，颜色无变化，无残留物质。 质量变化满足要求≤2豫。 5.试验结果 1 号普通3003 铝材管，总质量为 2.6427g质量损失为0.0508g总质量变化率为1.92豫（基本符合）。 2 号普通3003 铝材管，总质量为 2.6532g质量损失为0.0605g总质量变化率为2.28豫（不合格）。 3 号稀土合金管，总质量为2.6487g质量损失为0.0002g 总质量变化率为0.0075豫（合格）。 4 号稀土合金管，总质量为2.6421g质量损失为0.0002g 总质量变化率为0.0076豫（合格）。 6.结论 通过168h（相当于常规使用下7 年时间）高强度试验，在防冻液强腐蚀的环境下稀土合金质量变化率微乎其微，仅为0.0076豫。防冻液对稀土合金材料的腐蚀性几乎可以忽略。 2.2 稀土合金微通道集热板芯耐腐蚀性检测结果 1.试验背景：采取最严格的的酸性盐雾试验，对普通铝材、稀土合金铝材进行对比试验。 2.试验条件：酸性盐雾试验，PH值2.8～3.2，试验温度为35益，饱和温度为47益，试验时间240h，对管材内注入4.8MPa的氮气进行气密测试。 3.试验结果（见表1） 4.总结 稀土合金管在防腐蚀性能上具有非常优越的性能，较其他铝材产品高出几十倍。 2.3 稀土合金微通道管物理性能检测结果 1.试验背景 稀土被称为“工业味精”，合金中添加适量的稀土，可以起到细化晶粒、均匀内部组织结构。由于铝材在加工过程中，随着温度的变化，晶粒随之发生变化。在挤压生产过程中更改加工工艺，有效控制挤压过程中晶粒的长大，使铝材内部组织更细腻。通过以上两个方法，大大提高稀土合金铝材的耐腐蚀性。 2.外观比较（见图3） 图3 普通3003铝材（左）与稀土合金铝材（右）经过折弯后晶粒比较 3.检测方法及结论 用爆破压力试验机试验（图4）稀土合金管爆破压力＞5MPa 抗拉压力：108~111MPa；弯折压力：76~77MPa；延伸率为29豫~30.5豫。可以满足弯管、冲孔、焊接要求。 图4 爆破压力试验机试验 2.4 稀土合金集热板集热性能检测结果 1.板芯（见图5） 稀土合金微通道集热板采用的微管道的流道面积达到整块平板的1/3，吸热特别快；且膜层直接附着在微通道管表面，减少二次传递，吸热后换热介质会立即将热量传递出去，避免闷晒热损。 图5 板芯 2.保温 集热板采用整体聚氨酯发泡+岩棉的双重保温方式，即保证保温性能高，又使岩棉隔开板芯与聚氨酯发泡材料，防止因过热导致聚氨酯发泡材料失效。 3.检测方法：分别委托外部机构对稀土微通道平板集热板进行热性能检测，参照GB/T6425-2007的标准进行检测。 4.检测结果：瞬时效率为0.79~0.8，远超过标准值0.72的要求。 3纳米黑钛膜层 1.膜层利用氟碳涂层超强的耐候性原理，结合纳米黑钛的高吸收比，以及水基无污染特性制成水基纳米黑钛材料。 2. 吸收比为0.95～0.97，发射比为0.20~0.25。吸收性能很高，低温性能优越，高温性能稍差。 3.耐候性：可耐100h 的中性盐雾试验，是膜层中耐候性最高的产品之一。 4 总结 稀土合金微通道集热板致力于解决太阳能热水器冬天不好用的难题, 因为在夏秋季节，因环境温度高、太阳辐照强度大、热水用量小，所以普通平板太阳能集热器可基本满足用户需求，而冬天能够满足正常需求的产品少之又少，而稀土合金微通道集热板正是从冬天好用入手，给出了最好的解决方案，只有冬天好用才是硬道理。（邹平伟瑞制冷材料有限公司蔡莹）