翅片表面油脂残留量的测定方法

2015-02-18郭相飞李磊熊学强张广赞王红亮

机械工程师 2015年7期

郭相飞，李磊，熊学强，张广赞，王红亮

（开封空分集团有限公司，河南开封475000）

0 引言

近年来，板式换热器技术日益成熟,其传热效率高、体积小、重量轻、污垢系数低、拆卸方便、板片品种多、适用范围广，在多个行业得到了广泛应用［1］。在空气分离领域，主换热器内进行热交换的介质为氧气，若主换热器内油脂超标和氧气因摩擦等原因会引起火灾甚至爆炸事故。因此，翅片作为主换热器的主要零件，其脱脂彻底性要求非常高，油脂残留量的检验工作也尤其重要。

一般而言，油脂残留量的检查方法有油分浓度测定法、质量法、紫外线光照法等。油分浓度测定法操作简单、精度高，因此被广泛采用。在传统的油分分析法应用中，要求用浸有四氯化碳的脱脂纱布反复擦洗被分析零件表面，再用四氯化碳萃取出脱脂纱布中的油分，利用油分浓度分析仪测定油的四氯化碳溶液，通过数学公式算出表面残油量。而翅片形状复杂、翅距狭小，无法完全擦拭，对油脂残留量的测定结果造成很大误差。本文介绍一种无需擦拭零件表面、操作简单、结果可靠的测定方法，我们称其为固定样本法。

1 测定原理

1.1 油分浓度测定法的原理［2］

用四氯化碳擦拭被测表面，采用油分浓度测定仪测定清洗液，通过式（1）算出表面残油量：

式中：P为被测表面油脂残留量，mg/m2；M0为四氯化碳及纱布的本底油分浓度测定仪读数mg/L；M1为擦洗后的四氯化碳油分浓度测定仪读数，mg/L；B为测定擦洗的四氯化碳用量，B=50 mL；D为油的平均密度，D=0.85 mg/mL；A为清洗面积，m2。

1.2 固定样本法的原理

从被测翅片上截取出5个相同大小的样本，作为固定样本，将固定样本浸入冲压翅片时使用的冲压油内以模拟翅片冲压环境，然后将固定样本与被测翅片一起清洗，清洗完毕后分别将5个固定样本在四氯化碳中多次涮洗，以完全萃取出样本表面的油脂。然后用油分测定仪测定四氯化碳溶液，通过数学公式算出表面残油量，分析5个固定样本的残油量数据，得出翅片表面残油量是否达标的结论。

由于此法不需要用纱布擦拭被测表面，故无需考虑纱布的油脂含量，因此式（1）中M0为四氯化碳本底油浓度测定仪读数。

2 测定步骤

本文以高度9.5 mm，材料厚度0.6 mm，节距4.2 mm的平直型翅片（图1）为例，详细介绍该方法的测定步骤。

图1

2.1 固定样本制备

在翅片上截取五块一定大小的样本，样本的大小应可以在盛有四氯化碳的烧杯中涮洗，且两侧表面积之和不小于10 000 mm2。为保证样本的精度，建议采用锯片铣刀在铣床上完成样本的截取。本文中所使用的样本大小为45 mm×45 mm，经计算得出表面积为10 144 mm2。

2.2 脱脂处理

本文采用全封闭式气相超声波清洗设备对翅片进行脱脂处理，清洗介质采用有机溶剂（三氯乙烯），翅片依次经过热浸粗洗、超声波清洗、蒸浴清洗、冷冻干燥等工序完成脱脂处理。

首先将五块固定样本浸入冲制翅片使用的冲压油内，取出后让样本上的冲压油自然流出，以模拟翅片冲制后的状态。然后将五块固定样本与翅片一起混装在清洗料筐内，各固定样本应均匀分布在料筐的上、中、下部，以模拟各个部位翅片的清洗情况。

2.3 测定样本

1）将分析纯级四氯化碳（本文提到的四氯化碳均为该级别，以后不再特别指出）倒入校准好的OCMA-220型油份浓度测定仪，得出四氯化碳本底油分浓度测定仪读数M0=0.5 mg/L。

2）用镊子夹取一块清洗过的样本，放入干净的烧杯内，倒入适量四氯化碳（以完全淹没样本为宜），用镊子夹着样本，在烧杯内涮洗，萃取出样本表面的油分，将含油的四氯化碳溶液倒入量程为50 mL的量筒内。重复涮洗三次，保证三次溶液总量小于50 mL，然后在量筒中加四氯化碳至50 mL。将量筒中的溶液倒入油份浓度测定仪，得出涮洗后的四氯化碳油分浓度测定仪读数M1=6.8 mg/L。

3）将上述数据代入式（1），得