新风空调机组选型_地铁车辆空调机组清洗剂选型探讨

　　摘?要 本文通过对铝翅片化学清洗剂的分析与讨论，结合地铁车辆空调机组实际结垢形式，提出了空调机组清洗剂的选型方法。　　关键词 铝翅片；清洗剂；地铁车辆空调；酸洗；碱洗
　　中图分类号 TQ649 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)072-0116-01
　　换热设备是车辆空调系统的关键部件，直接影响到系统的制冷能力和制冷效果，目前国内地铁车辆空调机组换热器翅片大多采用铝质材料，铝翅片表面由于接触环境大气，易于累积油腻、尘垢、水垢、碳垢等污染物，从而形成较大热阻。另外，铝翅片表面上的污垢也会促使垢下腐蚀，导致翅片损坏，为了维持设备正常运行和延长使用寿命，铝翅片冷换设备应该定期清洗，尤其是化学清洗。通常把利用化学药品或其他水溶液清除物体表面污垢的方法叫化学清洗。有些化学药剂本身是液体，通常都是配成水溶液形式使用，由于液体有流动性好、渗透力强的特点，容易均匀分布到所有清洗表面，所以适合清洗形状复杂的物体，而不至于产生清洗不到的“死角”。但是，如果化学清洗液选择不当，会对清洗物基体造成腐蚀破坏，造成损伤。因此，有必要对空调机组清洗剂进行分析研究，以选用适合于铝翅片的清洗剂。
　　1 地铁车辆空调机组铝翅片污垢简介
　　根据相关资料显示，污垢的导热系数大致为0.06W/（m·K）～3.5 W/（m·K），铝的导热系数为221.90 W/（m·K），而碳酸盐垢导热系数为0.46W/（m·K）～0.70 W/（m·K），仅为铝的0.2%，油脂层的导热系数为0.12 W/（m·K），仅为铝的0.05%。因此污垢的存在将急剧降低甚至丧失铝翅片冷换设备的冷却效果，同时也会为病菌的滋生和传播提供条件。结垢，不仅影响翅片的热效率，且产生严重垢下腐蚀和管壁温升，以至影响设备的安全经济运行。因此，对地铁车辆空调机组铝翅片污垢的形成原因及成分分析是相当有必要的，以便于我们能够更加有针对性的选择适合实际情况的清洗剂。地铁车辆空调机组空冷器上铝翅片表面污垢形式主要有以下三种：
　　1）油垢。地铁车辆空调机组换热装置采用强制通风的换热形式，即空气冷却，主要为环境中含有油滴（压缩机油、润滑油等）、尘土、泥砂、SOx、NOx、COx、碳黑，Cl-（靠海）等无机、有机杂质，经风机的强烈吹送，这些杂质直接与空冷器高温翅片充分接触，会形成紧密附着的油腻污垢，而且也有雨水浇淋（例如：地铁车辆部分线路露天行驶），还产生一些碳酸盐垢，这种垢存在于空冷器管束下部的翅片上，即正对风机吹送一侧，而管束上部铝翅片已失去银白色，表面附着一层灰黑的尘垢。
　　2）水垢。除空气冷却外， 空气中所含有的灰尘、微生物、细菌等微粒，在经过铝翅片细小缝隙时，由于翅片表面会产生冷凝水，空气中的微粒都被粘附在铝翅片的表面，日积月累形成了厚厚的污垢，滋生多种有害物质。除空气中杂质外，还有水中溶解的杂质，如钙、镁、钠、Cl-、SO42-占很大比重，其次是亚铁离子、CO32-等，以及水中悬浮的杂质，如泥砂、粘土等，水中及空气中杂质，一经接触传热面就会析出或沉积下来，成为无机盐垢，主要为碳酸盐、其它污垢及铁锈的混合垢，这种垢主要存在于风机吹送一侧，呈灰白色， 牢固地附在机组换热器的换热表面和管线上，其结构致密而坚硬，不易被水洗掉，似水泥干化的硬块。
　　3）碳垢。换热设备铝翅片表面污垢除了油垢和水垢之外，还附着一层碳垢。地铁车辆大多采用上部受流的供电形式（即：受电弓受流），少数地铁车辆采用集电靴供电（例如：广州地铁、无锡地铁）。目前地铁列车受电弓碳滑板的主要成分是以碳组份和防氧化剂（如金属铝、金属硅、SiC、B4C、Mg-B等）加入结合剂煤沥青或酚醛树脂等成分烧结成型。当列车在行驶过程中，碳滑板与接触网处于长期磨擦状态，滑板中的碳微粒就从滑板上剥离出来。空调机组（安装于列车顶部）换热设备在工作状态下造成机组内部负压，剥离出来的碳颗粒随空气流动附着在铝翅片的表面上。
　　2 铝翅片化学清洗剂选用分析
　　2.1 清洗性能分析与比较
　　为了较为直观的分析对比不同清洗剂的清洗效果，笔者使用碱性水基清洗剂和酸性水基清洗剂（均为复合清洗剂）在相同比份配制以及相同清洗方法情况下，对同一台地铁车辆空调机组铝翅片进行清洗。使用碱性水基清洗剂和酸性水基清洗剂清洗翅片后的清洗质量均比较理想，其表面污垢基本除去，只有少量的油污和碳垢（采用上部受流的车辆顶部和客室空调积碳）附着在翅片管线上面。酸性清洗剂清洗翅片后表面除锈效果比较明显，基本能将铁锈除掉。但从腐蚀程度来看，酸性清洗剂清洗后的翅片表面点蚀较为严重，局部管线表面还有铝材剥离现象。而碱性清洗剂清洗后的翅片表面存在一些除不掉的铁锈，主要成分是氧化铁，对翅片散热效果影响不是很明显，且对基体表面腐蚀较小。
　　2.2 铝翅片清洗剂选用分析
　　铝翅片冷换设备化学清洗剂在选用时应充分考虑到实用性与技术要求。铝翅片污垢主要有以油腻尘垢、水垢以及碳垢三类为主。碱性清洗剂主要清洗油腻尘垢和碳垢，酸性清洗剂主要清洗水垢。由于铝是两性金属，既溶于酸又溶于碱，故在酸洗或碱洗时须加缓蚀剂。另外，铝翅片一般固定于碳钢管束上，也应同时对碳钢进行保护。通过在化学清洗剂中添加多用缓蚀剂，如酸液中可用LAN-826。但在某些复合酸清洗试验中发现，当铝试样与碳钢试样接触时，铝的腐蚀率仍然大于10 g/（m2·h）。据报道，某些缓蚀剂对钢与铝的作用多少有差异，可能对碳钢是有效的，但对铝仅有较小的保护作用。通过试验确认，针对某些复合酸清洗剂，为保护铝，尚需在LAN-826基础上再加少量其它有机药剂（如胺类）或无机盐（如铬酸盐）组成复合缓蚀剂，使铝的腐蚀率满足要求。当然采用复合酸清洗铝翅片时，通过试验也可以采用乌洛托品、硫脲、硫氰酸盐、铬酸盐、胺类等配成的复合缓蚀剂。
　　2.3 复合清洗剂效果分析
　　根据对国内外专利分析及试验证明，采用复合酸、复合碱、复合表面活性剂、复合缓蚀剂及其它助剂组成的清洗剂比单一的几种主成分药剂能发挥综合的协同与互补作用。这样复合清洗剂将兼有去垢、去锈、除油的综合作用。此外，螯合清洗剂与酸性（或碱性）清洗剂各有所长，如把两者结合起来，可达到去垢迅速、安全实用的目的，腐蚀率可控制在允许范围内，如全用螯合剂清洗，则成本较高，且要加温操作。
　　2.4 经济性分析与比较
　　目前水基型工业清洗剂，主要由酸（碱）液、表面活性剂、渗透剂、微量溶剂、缓蚀剂等成分精心复配而成。根据不同的清洗工艺要求，按照清洗设备、清洗污垢、清洗材质、清洗用途等划分标准，设计了可针对常见工艺环境下的不同型号工业清洗剂。笔者根据和多家清洗剂厂家了解到不同型号的清洗剂配方各有不同，各个组分的含量也有所不同，其中酸、碱清洗剂中的单一水基溶剂（盐酸、硫酸、液碱等）所占比例最大，含量基本占所有组分的75%～90%。成本也占到整个产品价格的65%～80%。各类清洗剂主要成分近年来平均市场价格可以看出，酸性、碱性清洗剂组分价格有走低的趋势，虽然螯合剂清洗剂产品成分（代表组分：草酸）价格也有下降趋势，但是单价依然很高。酸性清洗剂主要成分价格维持在400～500元/吨，碱性清洗剂主要成分价格在500～550元/吨之间，而螯合剂清洗剂产品成分则维持在4000～5000元/吨，大概是酸性清洗剂和碱性清洗剂成分价格的10倍左右。
　　3 结束语
　　通过实车清洗，结合地铁车辆空调机组的主要污垢形式以及清洗剂的实用性与经济性进行比较，复合碱性清洗剂使用方便、价格低廉、清洗能力强，可以在地铁车辆空调机组清洗时推广
　　使用。
　　参考文献
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