翅片表面油脂殘留量的測定方法

郭相飛， 李磊， 熊學(xué)強， 張廣贊， 王紅亮

（開封空分集團有限公司，河南開封475000）

0 引言

近年來，板式換熱器技術(shù)日益成熟,其傳熱效率高、體積小、重量輕、污垢系數(shù)低、拆卸方便、板片品種多、適用范圍廣，在多個行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用［1］。在空氣分離領(lǐng)域，主換熱器內(nèi)進行熱交換的介質(zhì)為氧氣，若主換熱器內(nèi)油脂超標(biāo)和氧氣因摩擦等原因會引起火災(zāi)甚至爆炸事故。因此，翅片作為主換熱器的主要零件，其脫脂徹底性要求非常高，油脂殘留量的檢驗工作也尤其重要。

一般而言，油脂殘留量的檢查方法有油分濃度測定法、質(zhì)量法、紫外線光照法等。油分濃度測定法操作簡單、精度高，因此被廣泛采用。在傳統(tǒng)的油分分析法應(yīng)用中，要求用浸有四氯化碳的脫脂紗布反復(fù)擦洗被分析零件表面，再用四氯化碳萃取出脫脂紗布中的油分，利用油分濃度分析儀測定油的四氯化碳溶液，通過數(shù)學(xué)公式算出表面殘油量。而翅片形狀復(fù)雜、翅距狹小，無法完全擦拭，對油脂殘留量的測定結(jié)果造成很大誤差。本文介紹一種無需擦拭零件表面、操作簡單、結(jié)果可靠的測定方法，我們稱其為固定樣本法。

1 測定原理

1.1 油分濃度測定法的原理［2］

用四氯化碳擦拭被測表面，采用油分濃度測定儀測定清洗液，通過式（1）算出表面殘油量：

式中：P為被測表面油脂殘留量，mg/m2；M0為四氯化碳及紗布的本底油分濃度測定儀讀數(shù)mg/L；M1為擦洗后的四氯化碳油分濃度測定儀讀數(shù)，mg/L；B為測定擦洗的四氯化碳用量，B=50 mL；D為油的平均密度，D=0.85 mg/mL；A為清洗面積，m2。

1.2 固定樣本法的原理

從被測翅片上截取出5個相同大小的樣本，作為固定樣本，將固定樣本浸入沖壓翅片時使用的沖壓油內(nèi)以模擬翅片沖壓環(huán)境，然后將固定樣本與被測翅片一起清洗，清洗完畢后分別將5個固定樣本在四氯化碳中多次涮洗，以完全萃取出樣本表面的油脂。然后用油分測定儀測定四氯化碳溶液，通過數(shù)學(xué)公式算出表面殘油量，分析5個固定樣本的殘油量數(shù)據(jù)，得出翅片表面殘油量是否達標(biāo)的結(jié)論。

由于此法不需要用紗布擦拭被測表面，故無需考慮紗布的油脂含量，因此式（1）中M0為四氯化碳本底油濃度測定儀讀數(shù)。

2 測定步驟

本文以高度9.5 mm，材料厚度0.6 mm，節(jié)距4.2 mm的平直型翅片（圖1）為例，詳細介紹該方法的測定步驟。

圖1

2.1 固定樣本制備

在翅片上截取五塊一定大小的樣本，樣本的大小應(yīng)可以在盛有四氯化碳的燒杯中涮洗，且兩側(cè)表面積之和不小于10 000 mm2。為保證樣本的精度，建議采用鋸片銑刀在銑床上完成樣本的截取。本文中所使用的樣本大小為45 mm×45 mm，經(jīng)計算得出表面積為10 144 mm2。

2.2 脫脂處理

本文采用全封閉式氣相超聲波清洗設(shè)備對翅片進行脫脂處理，清洗介質(zhì)采用有機溶劑（三氯乙烯），翅片依次經(jīng)過熱浸粗洗、超聲波清洗、蒸浴清洗、冷凍干燥等工序完成脫脂處理。

首先將五塊固定樣本浸入沖制翅片使用的沖壓油內(nèi)，取出后讓樣本上的沖壓油自然流出，以模擬翅片沖制后的狀態(tài)。然后將五塊固定樣本與翅片一起混裝在清洗料筐內(nèi)，各固定樣本應(yīng)均勻分布在料筐的上、中、下部，以模擬各個部位翅片的清洗情況。

2.3 測定樣本

1）將分析純級四氯化碳（本文提到的四氯化碳均為該級別，以后不再特別指出）倒入校準(zhǔn)好的OCMA-220型油份濃度測定儀，得出四氯化碳本底油分濃度測定儀讀數(shù)M0=0.5 mg/L。

2）用鑷子夾取一塊清洗過的樣本，放入干凈的燒杯內(nèi)，倒入適量四氯化碳（以完全淹沒樣本為宜），用鑷子夾著樣本，在燒杯內(nèi)涮洗，萃取出樣本表面的油分，將含油的四氯化碳溶液倒入量程為50 mL的量筒內(nèi)。重復(fù)涮洗三次，保證三次溶液總量小于50 mL，然后在量筒中加四氯化碳至50 mL。將量筒中的溶液倒入油份濃度測定儀，得出涮洗后的四氯化碳油分濃度測定儀讀數(shù)M1=6.8 mg/L。

3）將上述數(shù)據(jù)代入式（1），得

重復(fù)以上步驟，測定出其余4塊樣本的油分含量，數(shù)據(jù)見表1。

五個固定樣本的表面油分含量均達到了標(biāo)準(zhǔn)的要求（JB/T6896-2007《空氣分離設(shè)備表面清潔度》，翅片表面油脂含量≤50 mg/m2），固得出此批翅片的表面清潔度達標(biāo)的結(jié)論。

表1 固定樣本表面油分含量 mg·m-2

2.4 注意事項

1）固定樣本的截取與表面積計算要準(zhǔn)確，對于形狀復(fù)雜產(chǎn)品可利用三維軟件建模后分析得出表面積；

2）測定過程中使用的燒杯、鑷子、量筒等都應(yīng)用四氯化碳清洗干凈；

3）每次測定所使用的四氯化碳必須是同一廠家且同一批次的產(chǎn)品；

4）測定人員手上應(yīng)保證清潔無油，且測定過程中不得用手直接接觸樣本及燒杯、量筒的內(nèi)壁。

3 結(jié)語

固定樣本法與傳統(tǒng)的測定方法相比，測定翅片表面油脂殘留量無需再反復(fù)取樣，且不必再對樣本進行擦拭，避免了擦拭所使用紗布及擦拭程度對測定結(jié)果的干擾，簡化了操作流程，提高了測定結(jié)果的準(zhǔn)確度。同時，固定樣本法也可推廣應(yīng)用到規(guī)整填料片、篩板等產(chǎn)品表面油脂殘留量的測定。

［1］ 趙曉文,蘇俊林.板式換熱器的研究現(xiàn)狀及進展［J］.冶金能源,2011（1）：52-55.

［2］ JB/T6896-2007 空氣分離設(shè)備表面清潔度［S］.