潘桂荣
佛山市顺德区美的饮水机制造有限公司
摘要：随着人们生活质量不断提高，以及科学技术的不断发展，清洁能源在我国社会生产中占比有所增加，燃气热水器的使用日益广泛，对于人们的生活起到了良好的改善作用。在燃气热水器中，热交换器是核心构件，其稳定性与可靠性能够直接影响燃气热水器的工作性能，同时需要做好高温防腐工作，才能够保障燃气热水器安全使用。因此，本文对燃气热水器热交换器换热及高温防腐控制技术进行深入地研究与分析，并提出一些合理的意见和措施，旨在进一步促进燃气热水器应用效果提高。
关键词：燃气热水器；热交换器；换热技术；高温腐蚀；控制技术
热水器是人们日常生活必不可缺的重要设备，人们通过热水器能够获取相应的热水资源，以供日常生活使用。当前群众所采用的热水器主要以电力能源为主，但是大部分电力热水器在换热效率方面都存在着一定的问题，所以燃气热水器取得了较好的发展，燃气热水器主要以天然气作为热量来源，能够提高换热效率，从而提高资源利用率，但是燃气换燃气在运行过程中也存在着一些问题，例如在高温条件下的腐蚀现象，所以为提高燃气热水器使用可靠性，需要对其技术特性进行研究。
1燃气热水器换热技术分析
1.1热交换与热交换器分析
热交换是指热能从热流体通过直接或间接的方式向冷流体流动的过程，常见的热交换方式主要由间壁式、蓄热式和混合式，这三种热交换方式各有不同的特点。在燃气热水器中，通常是采用间壁式热交换方式和混合式热交换方式，燃气热水器的热交换器就是人们常说的水箱，是燃气热水器最为核心的构件[1]。
1.2换热技术分析
在燃气热水器中，利用天然气燃烧所产生的能量将冷水进行加热，在这个过程中热交换技术发挥着主要作用，是决定热交换效率的基础因素。热交换效率最为主要的影响因素包括热交换器材料、内部结构以及水管结构和位置等，当前热交换器中使用最为广泛的材料为金属铜材料，主要是由于铜导热系数较高，能够提高导热性，在相同的条件下铜能够传导更多热量，从而能够提升热交换器效率。
1.3热交换器高温腐蚀及保护分析
燃气热水器通过燃气燃烧形成的明火对冷水进行加热，热交换器需要在高温明火的灼烧作用下传递热量，虽然金属铜的化学性能稳定，但是长时间处于高温状态下也会发生一定的氧化作用形成氧化物，氧化物会导致热交换器传热效果下降，同时会降低热换器使用寿命[2]。因此，部分燃气热水器生产商家在热交换器中采用镀保护膜的方式，利用活泼金属在高温作用下形成的氧化物形成一层保护膜，从而能够对铜起到良好的保护作用，避免铜与高温明火直接，同时不会影响换热效率。在热交换器中，一些进水管同样会选材铜材料，因为铜具有较好的延伸性，加工较为便利，能够提高吸热效率，进水管在进入热交换器前环绕在其中，能够吸收更多的热量。当前我国燃气热水器中的热交换器主要应用铜材料，但是随着材料技术的不断创新，一些燃气热水器生产商家将冷凝式燃气热水器划分为两个不同部分，形成组合式热交换器，高温部分热交换器采用无氧铜材料，无氧铜材料是热交换器制作中热交换效果最好的材料，但是无氧铜材料相比于普通铜材料价格更高，所以一般在价格较为昂贵的热水器中使用。部分商家为了降低成本，采用紫铜浸铅材料，但是这种材料在制备过程中会产生大量的污染物，所以逐渐被市场淘汰。
在材料技术不断发展的推动下，一些商家在材料创新方面取得了很大的突破，例如采用铝钛合金作为热交换器主要材料，铝钛合金材料具有良好的导热系数，且制备过程不会产生污染物，在使用过程中也不会产生对人体有害的污染物，同时能够延长燃气热水器使用寿命，相比于普通铜材料而言各方面性能表现更为出色。根据国家对燃气热水器能效的基本要求，燃气热水器的换热效率需要控制在88%以上，所以对于换热技术的研究，需要从提高换热效率方面入手，同时兼顾环保性能，才能够提高燃气热水器使用效果。
2铜材料制热交换器腐蚀和有效控制措施分析
2.1铜材料制热交换器高温条件
当前燃气热水器的铜制热交换器结构主要包括翅片、传热管和壳体，磷脱氧铜是使用最为广泛的一种铜材料。磷脱氧铜具有许多优势，例如延长性较好、可加工性能较好、耐腐蚀较强、导热效率较好等，最为主要的是这种铜材料不会在高温条件下发生氢脆现象。在燃气热水器运行过程中，热交换器主要承受燃气名活动高温冲击，同时需要承担来自内冷水的低温作用，所以热交换器在冷热作用下容易发生腐蚀穿孔以及变形等问题。根据实践经验表明，热交换器的高温腐蚀主要包括以下几点：（1）热交换器壳体在150摄氏度以上的受热部分，在长时间高温作用下会生成氧化铜，高温氧化会导致壳体出现变形和穿孔的问题。（2）热交换器的翅片部分在250摄氏度以上受热部分的铜材料会发生高温氧化反应，从而导致出现变形问题，当变形达到一定程度后，就会导致翅片脱落，发生严重的腐蚀问题。（3）热交换器在长时间承受高温冲击力的作用下会发生延展变化，在承受低温冲击后又会出现收缩变化，长时间的冷热交换冲击会导致铜金属材料出现热疲劳问题，从而发生变形和穿孔问题[3]。
2.2铜制热交换器高温腐蚀有效控制措施
根据铜制热交换器高温腐蚀发生的主要部分和原因，需要采用科学的处理措施，对容易发生高温腐蚀作用的部分进行保护，从而能够提高燃气热水器使用寿命，保障燃气热水器使用安全。可以采用的有效控制措施如下：（1）热交换器设计优化。热交换器结构设计是影响其腐蚀最为主要的因素之一，如果热交换器结构设计不够科学，就会增加出现高温腐蚀问题的概率。例如，针对容易发生高温腐蚀的部位没有采用特殊的处理方式，燃气热水器在后续使用过程中就会出现相应的高温腐蚀问题。因此，在燃气热水器的热交换器结构设计时，钎焊部分需要采用特殊的处理措施，可以采用镀保护膜的方式，防止该部分出现热疲劳变形问题，能够提高耐高温腐蚀性。（2）加工优化。在热交换器模具设计以及加工成型的过程中，需要严格控制加工工艺，防止产生脆弱部分，为了改善铜材料加工成型过程中因变薄处理导致的应力集中问题，可以适当增加热交换器铜板材厚度，但是不能过厚，否则会严重影响传热效率。（3）针对因为燃烧不均匀引起的热交换器局部高温腐蚀问题，在热交换器生产前，需要开展实验处理措施，将空气分布板的开孔位置采用实验的方式确定，从而对空气分布板开孔位置进行优化处理，能够有效防止受热不均匀的问题出现，从而使热交换器铜板受热更加均稳定，避免局部受热过大引起的高温腐蚀问题。（4）在热交换器的燃烧实验中，可以采用将翅片燃烧集中部分开齿槽状的处理方式，从而将翅片热量进行转移，将翅片顶端部分的燃烧温度控制在250摄氏度以下，能够有效方式翅片出现高温腐蚀问题，保障翅片使用安全。
结束语
综上所述，本文详细阐述燃气热水器中热交换器的基本特点、高温腐蚀特性，同时提出了多项有效的应对优化措施，希望能够对我国燃气热水器生产行业起到一定的借鉴和帮助作用，不断提高热交换器防腐蚀能力，从而促进燃气热水器整体生产工艺和技术水平提高。
参考文献
[1]裴虎. 燃气热水器换热器管内强化对流换热的研究[J]. 日用电器, 2020,(001):0032-0023.
[2]刘广厦. 换热器常见腐蚀问题分析及防腐蚀探究[J]. 中国石油和化工标准与质量, 2019, 039(023):170-172.
[3]王杰盛. 燃气热水器降低最低温升技术研究[J]. 数字化用户, 2019, 025(009):168-168.