空调换热器在海洋环境条件下服役的大气腐蚀仿真

doi:10.16182/j.issn1004731x.joss.21-1330

摘要/Abstract

摘要：

为解决海洋环境下空调换热器会发生严重腐蚀，进而影响空调换热器的性能。提出一种大气腐蚀仿真方法来分析和预测海洋环境条件以及空调换热器的工况条件对其腐蚀状况的影响。从材料参数的获取、模型的创建、边界条件的设置，介绍了空调换热器在海洋环境条件下服役的大气腐蚀仿真过程；提供了利用人工加速环境实验箱来验证仿真模型准确度的方法。通过该仿真结果可观察到空调换热器主要发生腐蚀的位置及样貌，获得相关腐蚀数据，并且可分析出影响空调换热器腐蚀的主要因素以及改善方法。

关键词: 空调换热器, 海洋服役环境, 大气腐蚀仿真, 电偶腐蚀仿真, COMSOL(comsol multiphysics)

Abstract:

Aiming at the performance degradation of airconditioner heat exchanger caused by serious corrosion under marine environment, an atmospheric corrosion simulation method is studied to analyze and predict the influence on corrosion conditions of marine environment and working condition of air conditioner heat exchanger. From the acquisition of material parameters, the construction the model and the setting of boundary conditions, the atmospheric corrosion simulation process of air conditioner heat exchanger in service under marine environment is systematically introduced, and a method to verify the accuracy of the simulation model by using an artificially accelerated environmental test chamber is provided. From the simulation results, the location and appearance of main corrosion of air conditioner heat exchanger is observed, the relevant corrosion data is obtaining and the main factors causing the corrosion of air conditioner heat exchanger and the related improvement methods are provided.

Key words: air conditioner heat exchanger, marine service environment, atmospheric corrosion simulation, couple corrosion simulation, comsol multiphysics(COMSOL)

中图分类号:

TP391.9

彭煌, 王俊, 祁黎, 吴志东. 空调换热器在海洋环境条件下服役的大气腐蚀仿真[J]. 系统仿真学报, 2023, 35(4): 899-905.

Huang Peng, Jun Wang, Li Qi, Zhidong Wu. Atmospheric Corrosion Simulation of Air Conditioning Heat Exchanger in Service Under Marine Environment[J]. Journal of System Simulation, 2023, 35(4): 899-905.

图/表 9

图1

表1

图2

图3

图4

图5

图6

表2

表3

参考文献 15

1	中华人民共和国中央人民政府. 中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议[N/OL]. 人民日报, 2020-11-04(1). [2021-08-10]. .
2	邢彩盈, 朱晶晶, 吴胜安. 南海区域热状况的气候变化特征分析[J]. 海洋预报, 2018, 35(6): 13-23.
	Xing Caiying, Zhu Jingjing, Wu Shengan. Climatic Change Characteristics of Thermal Condition in the South China Sea[J]. Marine Forecasts, 2018, 35(6): 13-23.
3	金伟晨. 以南海环境为例的海洋环境下装备适应性研究[J]. 船舶物资与市场, 2018(5): 35-39.
	Jin Weichen. Research on Equipment Adaptability in Marine Environment[J]. Marine Equipment/Materials & Marketing, 2018(5): 35-39.
4	《机电信息 · 中央空调市场》编辑部. 2020年度中国中央空调市场总结报告第四章区域市场分析[J]. 机电信息, 2021(4): 39-75.
5	廖雄, 李泉明, 刘艳辉, 等. 中央空调冷凝器腐蚀失效分析与对策[J]. 能源与环境, 2010(5): 21-22.
6	张卫星, 张学伟. 浅谈空调行业中铜铝换热器的腐蚀问题[J]. 制冷空调与电力机械, 2010, 31(1): 87-88, 92.
	Zhang Weixing, Zhang Xuewei. Observation on Corrosion Problems of Copper-aluminum Heat Exchanger in Air-conditioner[J]. Refrigeration Air Conditioning & Electric Power Machiery, 2010, 31(1): 87-88, 92.
7	谭勇, 周彩元, 陈源, 等. 金属连接件大气腐蚀行为模拟仿真[J]. 环境技术, 2018(增1): 50-54.
	Tan Yong, Zhou Caiyuan, Chen Yuan, et al. Simulation of Atmospheric Corrosion Behavior of Metal Connectors[J]. Environmental Technology, 2018(S1): 50-54.
8	林翠, 王凤平, 李晓刚. 大气腐蚀研究方法进展[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2004, 24(4): 249-256.
	Lin Cui, Wang Fengping, Li Xiaogang. The Progress of Research Methods on Atmospheric Corrosion[J]. Journal of Chinese Society For Corrosion and Protection, 2004, 24(4): 249-256.
9	陈跃良, 黄海亮, 卞贵学, 等. 多电极偶接对金属大气腐蚀影响的试验与仿真[J]. 航空学报, 2018, 39(6): 210-220.
	Chen Yueliang, Huang Hailiang, Bian Guixue, et al. Test and Simulation of Multi-Electrode Coupling Effects on Atmospheric Corrosion of Metals[J]. Chinese Journal of Aeronautics, 2018, 39(6): 210-220.
10	李卫平, 刘慧丛, 陈海宁, 等. 基于COMSOL软件的腐蚀仿真实验教学方法[J]. 实验室研究与探索, 2021, 40(10): 82-85. DOI:10.19927/j.cnki.syyt.2021.10.016 .
	Li Weiping, Liu Huicong, Chen Haining, et al. Method of Corrosion Simulation Experiment Teaching Based on COMSOL Software[J]. Research and Exploration in Laboratory, 2021, 40(10): 82-85. DOI:10. 19927/j.cnki.syyt.2021.10.016 .
11	靳永言. 汽车空调两器(冷凝器与蒸发器)与系统的建模与仿真[D]. 西安: 长安大学, 2019.
	Jin Yongyan. Modeling and Simulation of Heat Exchangers and Automotive Air Conditioning System[D]. Xi'an: Chang'an university, 2019.
12	黄海亮, 陈跃良, 张勇, 等. 飞机多金属耦合在溶液状态与大气状态下的腐蚀行为对比及当量折算研究[J]. 材料导报, 2020, 34(4): 4118-4125.
	Huang Hailiang, Chen Yueliang, Zhang Yong, et al. Study on Comparison of Multi-metal Coupled Corrosion Behavior Under the State of Atmosphere and Solution and Equivalent Conversion Calculation[J]. Material Reports, 2020, 34(4): 4118-4125.
13	覃奇贤, 刘淑兰. 电极的极化和极化曲线(Ⅱ)—极化曲线[J]. 电镀与精饰, 2008, 30(7): 29-34.
	Qin Qixian, Liu Shulan. Polarization of Electrode and Polarizaiton Curve(Ⅱ)—Polarization Curve[J]. Plating & Finishing, 2008, 30(7): 29-34.
14	蒋超. 水分扩散系数的估算及其可靠性分析[D]. 昆明: 昆明理工大学, 2014.
	Jiang Chao. Estimation and Reliability Analysis of Moisture Diffusion Coefficient[D]. Kunming: Kunming University of Science and Technology, 2014.
15	汪洋, 陈川, 揭敢新, 等. 基于物质传递动力学模型的金属大气腐蚀速率预测算法: CN112735538A[P]. 2021-04-30.
	Wang Yang, Chen Chuan, Ganxin Jie, et al. Metal Atmospheric Corrosion Rate Prediction Algorithm Based on Mass Transfer Dynamics Model: CN112735538A[P]. 2021-04-30.

参数	数值
外界大气温度/℃	25
外界大气湿度	0.85
盐沉降量/(mg/m²·d^-1)	50
空调运行平均风速/(m/s)	2
制冷剂进入铜管温度/℃	70
制冷剂进入铜管压力/MPa	1.3

温度点位置	实测平均温度℃/湿度	仿真平均温度℃/湿度
铜管进口处	51.89/0.35	51.88/0.32
1#U型铜管处	34.01/0.67	33.95/0.65
2#U型铜管处	31.58/0.79	30.82/0.78
3#U型铜管处	25.08/0.80	24.67/0.81
铜管出口处	20.75/0.85	20.22/0.86

时间/h	人工加速实验/(g/m²)	仿真结果/(g/m²)
48	1.492	1.536
96	2.136	3.072
240	2.407	7.680
480	2.982	15.360
1 000	3.729	32.000

[1]	杨明辉, 张蕊, 严巧兵, 王嘉贺. 基于非机动车主动超越行为的社会力模型改进研究[J]. 系统仿真学报, 2023, 35(4): 871-877.
[2]	陈佳昕, 周国辉, 杨建柏. 基于虚拟仿真方法的手部姿态数据集构建技术[J]. 系统仿真学报, 2023, 35(4): 862-870.
[3]	刘名远, 谢家翔, 吴豪, 付建林, 丁国富. 基于有限状态机的车间逻辑建模与仿真研究[J]. 系统仿真学报, 2023, 35(4): 853-861.
[4]	陈强, 王意, 李康顺. 双重需求响应的虚拟电厂建模与调度研究[J]. 系统仿真学报, 2023, 35(4): 822-832.
[5]	周勇樟, 王艳, 纪志成. 扰动下离散再制造系统瓶颈漂移波动性分析[J]. 系统仿真学报, 2023, 35(4): 809-821.
[6]	石鼎, 燕雪峰, 宫丽娜, 张静宣, 关东海, 魏明强. 强化学习驱动的海战场多智能体协同作战仿真算法[J]. 系统仿真学报, 2023, 35(4): 786-796.
[7]	杨伟凯, 王艳, 纪志成. 面向知识图谱的智能生产系统工艺知识推理方法[J]. 系统仿真学报, 2023, 35(4): 773-785.
[8]	陈威, 王艳, 纪志成. 离散制造系统能耗动态建模与在线预测[J]. 系统仿真学报, 2023, 35(4): 760-772.
[9]	赵拓, 邓汉强, 高佳隆, 黄健. 基于网络节点聚类的多无人机动态目标分配[J]. 系统仿真学报, 2023, 35(4): 695-708.
[10]	徐浩添, 秦龙, 曾俊杰, 胡越, 张琪. 基于深度强化学习的对手建模方法研究综述[J]. 系统仿真学报, 2023, 35(4): 671-694.
[11]	. 学习流体仿真中的高效长时序运动预测[J]. 系统仿真学报, 2023, 35(3): 435-453.
[12]	胡蓉, 丁帅, 钱斌, 张长胜. 超启发式三维EDA求解绿色双边装配线平衡问题[J]. 系统仿真学报, 2023, 35(3): 454-469.
[13]	郑潇, 彭晓东, 鲁敏育, 刘铁军. 关键人物的决策行为建模方法研究[J]. 系统仿真学报, 2023, 35(3): 525-533.
[14]	何必胜, 张宏翔, 朱永俊, 鲁工圆. 基于车站仿真和LSTM的轨道交通换乘站动态性能评估方法[J]. 系统仿真学报, 2023, 35(3): 544-556.
[15]	赵俭辉, 钟培军, 袁志勇, 赵文元, 张庭保. 面向虚拟介入手术的单线圈接收端电磁定位新模型[J]. 系统仿真学报, 2023, 35(3): 579-591.