表6 铜、铝蒸发器中长U管的成本差异
2 铝管蒸发器设计要点
2.1 铝管蒸发器边板选型及设计
传统铜管蒸发器的边板主要使用热镀锌板，其主要材质为铁。而在铝管蒸发器上，由于铁与铝接触时，因铝铁电位差发生电化学反应，会造成铝管腐蚀，严重时甚至发生制冷剂泄漏的情况，因此铝管蒸发器边板设计时应使用与铝属性相同的材料。
空调行业中管翅式铝管换热器中铝管材质一般选用3系Al-Mn合金[8]，因此为防止铝管腐蚀，铝边板的材料通常选用1060纯铝或者3003合金铝，表7所示为GB/T 3190-2008中的1060纯铝和3003合金铝的化学成分对比，其中3003铝合金由于其化学成分中Mn含量较高，且具有更强的耐腐蚀性，以及更优的机械性能，使得在实际使用中，铝管蒸发器的边板材质通常选用3003铝合金。
表7 1060纯铝和3003合金铝的化学成分对比
但是铝材熔点约630°C，铝钎焊料熔点约560°C～580°C，两者差值小，在焊接弯头时容易烧坏边板，因此铝边板的折边需设计成朝向翅片，以此避免过火，同时也降低生产焊接的难度，保证设计质量，铝管蒸发器如图6所示。
图6 铝管蒸发器
2.2 铝管蒸发器流路设计
由于铝管熔点较低的特性，铝管蒸发器设计时不能照搬铜管蒸发器，需要注意如下几点：
（1）排数：铝管蒸发器弯头焊接时采用自动焊接线生产，设计上应尽量保证弯头受热均匀，这样焊接质量才能统一，因此蒸发器的排数推荐两排，最多三排。超过三排时，蒸发器内外侧弯头受热严重不均，容易发生外侧弯头烧毁而内侧弯头焊料还未熔化或者外侧弯头已焊接牢固而内侧弯头焊料仍未熔化的焊接缺陷。
（2）流路：受限于铝管焊接工艺，铝管蒸发器流路设计尽量避免抽管设计，确保弯头焊接时受热均匀，否则抽管位置的弯头容易过热。同时流路设计尽量减少进出挂管数（推荐一进一出），以免手工焊点过多影响生产效率和质量。
（3）管径：由于受铝管耐压性能的影响，相同规格的铝管的壁厚要大于铜管的壁厚，使得其内部容积也小于铜管，因此为保证制冷剂的流通顺畅，铝管管径推荐使用ϕ7及以上管径，不推荐ϕ5管径两器。
2.3 铝管蒸发器防腐
铝管在酸度和碱度较高环境下容易被腐蚀，因此在设计上要避免铝管接触到这两类物料。结合售后数据及实验室研究测试，空调常用的海绵在水中会释放酸根离子，在铝管、海绵、水三者长期接触后，铝管容易发生腐蚀，因此在空调设计时需要将铝管与海绵隔离。
2.4 铝管蒸发器铜、铝连接管设计
铜、铝管连接一般采用电阻焊、熔接焊、摩擦焊、钎焊等连接方法。但熔接焊、摩擦焊、钎焊由于焊接工艺的特性，焊接时容易产生气孔等缺陷且同时焊接难度较大。而电阻焊成本低且可靠性较高，因此考虑综合成本、可靠性等因素，优先选用电阻焊工艺。设计铜、铝连接管时，需要考虑如下要点：
（1）铜、铝管需使用管径相同或者铜管管径略小于铝管的规格，以便于铜管插入铝管中实施焊接；
（2）为进一步防漏，铜、铝连接部分需增加热缩套管进行防护，热缩套管距离管口焊点尺寸推荐≥55 mm，以防止二次受热，影响密封效果。
3 结论
本文通过对铜管蒸发器和铝管蒸发器在物理性能、耐压、耐腐蚀和成本等方面进行了综合试验评估。经过试验测试，结果表明：
（1）对比同管径的铜、铝管蒸发器，铝管蒸发器具备空调轻量化发展的基础以及换热效率与铜管蒸发器相近；
（2）从耐压要求上，铝管的壁厚应大于0.5 mm，以满足管壁厚和耐压性能要求；
（3）在使用过程中为减少腐蚀需要避免暴露在强酸或者强碱性环境中，但可通过在蒸发器两端喷涂防腐漆增强其在酸性环境下的防腐能力；
（4）以某出口北美窗机为例验证铝管蒸发器成本相对铜管蒸发器可降低约30%；
（5）通过对铝管蒸发器的边板材料、流路和管路等进行了分析表明，边板材料需避免采用铁，且应采用与铝属性相同的材料，以防止铝铁发生电化学反应；同时由于铝管熔点低的特性以及需满足耐压性能要求，铝管蒸发器排数推荐使用两排、流路则使用一进一出的方式以及管径优选ϕ7及以上管径。
但国内目前对于铝管蒸发器的相关工艺尚未完全成熟，需在生产中严格控制生产工艺，以保证产品质量，因此后续仍需提升铝管蒸发器制造工艺以提高铝管蒸发器的使用寿命和性能等。
参考文献
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（责任编辑：张晏榕）
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