CN102605404A - 一种铝型材阳极氧化槽液热交换方法及热交换装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种铝型材阳极氧化槽液热交换方法和装置，将氧化槽内的氧化槽液通过酸泵送入制冷机的蒸发器，蒸发器内的蒸发管采用耐酸腐蚀的管材，使氧化槽液通过蒸发管与制冷机的制冷剂换热，降温后的氧化槽液循环回所述氧化槽内。本发明省去了水泵、板式换热器和贮水池，这样既节省电能又省去了电器的维修养护费，降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝型材表面处理加工技术，特别涉及一种能降低电能消耗的铝型材阳极氧化槽液热交换装置及热交换方法。
背景技术
铝材经过氧化处理后能防止进一步腐蚀，或改变其物理性质，或改变其外观，铝氧化是生产生活中一项常见的处理工艺。在进行铝氧化时，由于这种电解使铝型材生成氧化膜的过程，是放热反应，氧化槽内溶液的温度会上升，然而生成的AL2O3的阳极氧化膜必须在20±1℃的条件下才能达到要求的性能，为此氧化槽液必须进行热交换降温，使之保持在20±1℃的恒定范围，以便氧化膜的性能达到国标GB5237.2-2008的所规定的标准。要控制溶液温度必须要使用制冷机对槽内溶液进行降温处理。
传统的铝型材阳极氧化着色生产线上，阳极氧化槽液的热交换是利用间接冷却系统进行的，其中的热交换介质是10℃的冷水。具体为：首先利用水泵将事先经过制冷机降温到10℃的冷却水从一个贮水槽中抽出来，进入换热器，在换热器内经过与氧化槽液换热升温后，水再从换热器流出且送进制冷机蒸发器中降温，然后送回冷水贮存容器中循环。其次当氧化槽液温度高于工艺要求20±1℃时，就会被一个耐酸泵从氧化槽中抽出来，送入换热器，经过与10℃冷水换热降温后，又被循环送回氧化槽中。这两种循环过程保证阳极氧化着色生产线上的每一个氧化槽的温度保持20±1℃。
制冷机中的蒸发器目前都普遍采用铜管作用传热介质，以具有高传热系数，提高蒸发器传热效率。氧化槽液是20% 的H2SO4，具有较强的腐蚀性，由于制冷机蒸发器铜管耐腐蚀性能差，因此目前均采用水作为中间传热介质，即水先通过换热器吸收氧化槽液的热量以使氧化槽液温度降低，然后吸收热量后的水再经过制冷机蒸发器时把热量释放给低温制冷剂。用于水与氧化槽液换热的换热器由于要接触硫酸而必须采用防腐处理。为提高氧化槽液热交换的换热效率，目前技术发展趋势主要是提高水与氧化槽液的换热效率，例如交换器通常采用板式换热器，或对换热器进行其他强化传热处理，例如板片采用波纹设计。然而整个系统换热效率仍然不高，且由于每个氧化槽要对应有一台酸泵、一台水泵和一个换热器，以及贮水槽，因此系统复杂，设备成本和电能消耗高。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种铝型材阳极氧化槽液热交换方法及热交换装置。
本发明的铝型材阳极氧化槽液热交换方法，其特征在于：将氧化槽内的氧化槽液通过酸泵送入制冷机的蒸发器，蒸发器内的蒸发管采用耐酸腐蚀的管材，使氧化槽液通过蒸发管与制冷机的制冷剂换热，降温后的氧化槽液循环回所述氧化槽内。
所述氧化槽及对应的酸泵为多个，所述制冷机为一个，形成共用同一制冷机的多氧化槽液冷却回路。
本发明还提供一种铝型材阳极氧化槽液热交换装置，包括铝型材阳极氧化槽和制冷机，其特征在于所述制冷机中蒸发器的蒸发管采用耐酸腐蚀的管材，所述氧化槽的氧化槽液进出口管还串联有酸泵和所述制冷机蒸发器构成氧化槽液冷却回路。
所述氧化槽为多个，每个氧化槽对应一个酸泵连接于同一个所述制冷机的蒸发器上，形成多个氧化槽共用同一个制冷机。
所述耐酸腐蚀的管材可以选用316L不锈钢管，或者是Ti金属管，或者是在与酸接触一侧复合有聚丙烯、聚乙烯、尼龙等塑料的铸铁复合管。
所述聚丙烯优选为增强聚丙烯，其中含质量百分含量16～19%的玻璃纤维。
所述每一个氧化槽或氧化槽液出口管上安装有一个温度传感器，对应该氧化槽的氧化槽液进口或出口管路上安装有调节阀，还包括所述温度传感器和所述调节阀对应的调节器构成温度调节回路。
本发明的有益效果是：通过用耐酸腐蚀的管材代替制冷机蒸发器的蒸发管，使其能够耐氧化槽液（20%的H2SO4）腐蚀，因此氧化槽液通过直接流过蒸发器实现制冷剂与蒸发器的直接换热，从而每个氧化槽可以减少了一台水泵和一台板式换热器以及贮水容器，同时节省了水泵的需要的电能。另外，现有技术中蒸发器和板式换热器要实现换热，均需要一定的温差作为热量通过换热壁传递的推动力，因此制冷剂与氧化槽液之间需要的温差较大，而本发明直接换热，因此能够降低制冷剂与氧化槽液之间传热需要的温差，同时也由于没有水降低了冷水在贮存容器对空气中散发的能源损失，这样进一步降低系统电耗，降低了设备成本和运行成本以及维护成本。
附图说明
图1为本发明的一种能降低电能消耗的铝型材阳极氧化槽液热交换的装置示意图。
图中：1-氧化专用制冷机、2-第一氧化槽、3-第一循环酸泵、4-第二氧化槽、5-第二循环酸泵、6-制冷机蒸发器、7-温度传感器、8-调节阀，。
具体实施方式
结合附图对本发明做进一步的说明：
如图1所示，是本发明的一种铝型材阳极氧化槽液热交换装置，包括两个铝型材阳极氧化槽2、4和一台氧化专用制冷机1，制冷机中蒸发器6的蒸发管采用耐酸腐蚀的管材，氧化槽2和氧化槽4的氧化槽液出口管分别串联有酸泵3和酸泵5和制冷机蒸发器6构成两个氧化槽的氧化槽液冷却回路，以分别对两个氧化槽内的氧化槽液进行冷却，维持所需的20±1℃。
蒸发器6所用的耐酸腐蚀管材为316L不锈钢管，或者是Ti金属管，或者是在与酸接触一侧复合有塑料的铸铁复合管，特别是含质量百分含量16～19%的玻璃纤维增强聚丙烯，增强聚丙烯具有硬度高、刚性好，弹性模量高，线膨胀系数小具有极强的耐酸、耐碱、耐温等特性，不与硫酸溶液反应而且也不被硫酸溶液腐蚀。
氧化槽2上安装有一个温度传感器7，对应该氧化槽2的氧化槽液进口管路上安装有调节阀8，还包括调节器构成氧化槽2的温度调节回路，以根据氧化槽内氧化槽液温度控制经过制冷机的循环量从而控制温度稳定。同样氧化槽4也对应有相应的温度调节回路，实现各槽温度的分别控制。
以氧化槽2内温度调节为例说明具体冷却方法为：氧化槽2内的氧化槽液温度高于21℃时，调节阀8在调节器控制下打开相应开度，此时酸泵3将氧化槽2内的氧化槽液送入制冷机的蒸发器6，蒸发器6内的蒸发管由于采用耐酸腐蚀的管材可以与氧化槽液接触，使氧化槽液通过蒸发管6与制冷机的制冷剂换热，降温后的氧化槽液循环回所述氧化槽2内，以使氧化槽2内的温度回到20±1℃。
根据国标GB5237.2-2008对采用上述工艺流程着色的铝型材进行检测，以生成10μm氧化膜计，其检测结果符合国标GB5237.2-2008的规定标准。在使用40天后检查氧化专用制冷机1的蒸发器内的管体，并未发现有被硫酸腐蚀的现象。计算使用40天的平均用电量，平均每日节省66%的用电量。
本发明的一种能降低电能消耗的铝型材阳极氧化槽液热交换装置通过用塑复金属管替换铜管，可使硫酸溶液直接通入制冷机中冷却降温，这就省去了水泵、板式换热器和贮水池，这样既节省电能又省去了电器的维修养护费，降低了生产成本。
上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明创造所作的举例，而并非对本发明创造具体实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所引伸出的任何显而易见的变化或变动仍处于本发明创造权利要求的保护范围之中。
Claims (7)
1.一种铝型材阳极氧化槽液热交换方法，其特征在于：将氧化槽内的氧化槽液通过酸泵送入制冷机的蒸发器，蒸发器内的蒸发管采用耐酸腐蚀的管材，使氧化槽液通过蒸发管与制冷机的制冷剂换热，降温后的氧化槽液循环回所述氧化槽内。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述氧化槽及对应的酸泵为多个，所述制冷机为一个，形成共用同一制冷机的多氧化槽液冷却回路。
3.一种铝型材阳极氧化槽液热交换装置，包括铝型材阳极氧化槽和制冷机，其特征在于所述制冷机中蒸发器的蒸发管采用耐酸腐蚀的管材，所述氧化槽的氧化槽液进出口管还串联有酸泵和所述制冷机蒸发器构成氧化槽液冷却回路。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于：所述耐酸腐蚀的管材为316L不锈钢管，或者是Ti金属管，或者是在与酸接触一侧复合有塑料的铸铁复合管。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于：所述塑料为含质量百分含量16～19%的玻璃纤维聚丙烯。
6.如权利要求3至5中之一所述的装置，其特征在于：所述氧化槽为多个，每个氧化槽对应一个酸泵连接于同一个所述制冷机的蒸发器上，形成多个氧化槽共用同一个制冷机多氧化槽液冷却回路。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于：所述每一个氧化槽或氧化槽液出口管上安装有一个温度传感器，对应该氧化槽的氧化槽液进口或出口管路上安装有调节阀，还包括所述温度传感器和所述调节阀对应的调节器构成温度调节回路。
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