汽车空调换热器钎焊炉冷却段的设计及传热计算

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1、汽车空调换热器钎焊炉冷却段的设计及传热计算http://china.toocle.com2009年05月04日10:12生意社生意社05月04日讯  汽车空调换热器钎焊炉冷却段的设计及传热计算                                  王瑾   陈军   刘金松                      （上海理工大学建筑环境与设备工程系 上海 200093）    【摘 要】针对某汽车空调换热器钎焊生产流水线冷却段冷却降温不能达到工艺要求，用传热学原理对冷却 段进行传热理论分析和计算，得出冷却段不能满足工艺要求的原因和改造所需要的结构参数。    【关键词】

2、 冷却系统；生产流水线；传热计算    中图分类号 TB657 文献标识码 A0 引言上海某汽车设备制造有限公司采用钎焊炉对 所生产的车用空调蒸发器、冷凝器等部件进行熔合 钎焊处理。从钎焊炉出来的铝合金产品及铁质托架 夹具，其温度在 300℃以上，为了后道工序的人工 操作，在钎焊炉出口流水线部位布置了冷却段，工 艺要求经冷却段冷却后的产品温度不得超过50℃。 同时，相应的铁质托架夹具通过冷却段亦应得到有 效冷却。工艺要求冷却段的冷却方式只能采用风冷 冷却，采用排风系统将热量排至室外。由于现有的 4#和 7#钎焊炉流水线，冷却系统设计不尽合理， 致使冷却段后的产品及辅助工装的夹具、托盘

3、的温 度大大超出工艺要求，影响产品质量。而高温的产 品和辅助工装，使操作工人的操作条件较为恶劣， 不但容易引起烫伤；高温的产品和辅助工装直接堆放在车间内流水线旁，使车间内环境温度随之上 升，对生产环境造成热污染，同时也使冷却段的进 风温度提高，进一步恶化了冷却段的冷却效果。为 此，需对冷却段进行重新设计。在此之前，厂方已进行了多次冷却段的小改 造，例如改变风机的风量、改变链轮转速等等。由 于没有对系统的传热与通风的气流组织进行分析， 又受到钎焊炉生产工艺、风机安装位置以及噪声等 条件限制，改造效果不明显，无法达到工艺要求与 通风室内的温度要求。1 原有流水线冷却段状况本次改造首先对原

4、来冷却段的实际参数进行 实测，找到问题的症结，才能对症下药，以获得满 意的结果。采用远红外温度测量仪、热球风速仪即旋翼式风速仪等进行测试。1.1 原有冷却段的设计工艺参数4#和 7#钎焊炉流水线冷却段的设计工艺参数 主要为冷却段的实际尺寸、链轮行进速度与冷却段 的截面平均风速等，具体数据如表 1 所列。1.2 原有冷却段产品温度变化的实测数据首先对进、出 4#和 7#钎焊炉流水线冷却段的 钎焊产品和辅助工装(托盘、夹具)的外形尺寸、质量及温度等数据进行现场测试，获得具体数据见表 2、表 3。表 2 的数据是在春季下雨的情况下测得的，当 时车间内环境温度比较低。从表中数据显示，在环 境

5、温度（即冷却段进风温度）为 18℃左右时，7# 钎焊炉流水线冷却段的冷却效果基本满足工艺生 产的要求，而 4#钎焊炉流水线冷却段的冷却效果已 不能满足要求。进入夏季之后，车间内闷热潮湿， 加上钎焊炉等设备的发热量，环境温度一般会在 40℃以上，甚至达到 50℃，两条流水线的冷却段 的冷却效果均无法满足生产工艺要求。2 冷却段改造的理论计算为了使系统改造的设计合理，需对冷却段的冷 却过程进行传热学分析，用传热公式和相似原理进 行计算，从理论到实际改造，有目的地掌握影响冷 却段冷却效果的主要因素，达到改造的目的。2.1 钎焊炉冷却段的设计要求与假设条件冷却段的设计条件与要求为：钎焊产品及

6、其辅助工装的托盘、夹具初始温度不高于330℃条件下， 经过冷却段的风冷冷却，产品温度必须降低至50℃ 以下，托盘和夹具的温度不高于 60℃。由于车间 内安装钎焊炉及钎焊炉流水线生产的产品下线后 在周边直接堆码，造成车间内环境温度较高，虽然 采用自然通风的方式来降低室内环境温度，冷却段 的进风温度仍然可达 40℃。在进行传热计算之前，首先必须对计算对象作 如下假设：a．由于金属产品和辅助工装的托盘、夹具的 导热能力远远大于其与空气对流换热的能力，认为 在同一时刻产品和辅助工装的温度是均匀的；b．由于空气的运动方式是强制对流，且换热 后空气直接排到室外，认为空气在对流换热时，其 物性参数

7、：导热系数、粘度、普朗特数等参数保持 恒定；c．由于在同一时间段内的室内环境温度变化不大，认为环境温度对换热过程及空气物性参数的 影响忽略不计。2.2 冷却系统换热过程的理论分析产品及辅助工装在冷却段内冷却，经过微元时 间 d τ，产品的温度降低了dt ，在 d τ冷却过程中 产品失去的热量应该等于产品与空气之间的对流 换热热量，由此可列出冷却过程的热平衡传热方 程：式中 α 为产品及工装和空气之间的换热系数， W/m2·K；F 为产品及工装换热面积，m2