換熱器的盤管表面納米塗層的製作方法
2023-12-03 00:47:31 1
專利名稱：換熱器的盤管表面納米塗層的製作方法
技術領域：
本發明涉及熱交換技術，具體地是蒸髮式換熱器盤管表面專用的納米親水塗層。
背景技術：
現有的蒸髮式換熱器，有蒸髮式冷卻器、蒸髮式冷凝器、表面蒸髮式空冷器，其基本結構如圖1所示。主要由換熱盤管1、布水裝置6、風機4、檔水板5、循環水泵7、進風格柵2、集水槽3構成。蒸發工作時，集水槽3內的冷卻水由循環水泵7送到布水裝置6，噴淋在換熱盤管1表面，形成水膜，經顯熱和潛熱交換使換熱盤管1內的工質冷凝或冷卻，部分水分蒸發成蒸汽揮發掉，剩餘的水落在集水槽3內循環使用。可見，蒸髮式換熱器主要是利用水分在換熱盤管1表面的蒸發進行傳熱。
現有的蒸髮式換熱器的換熱盤管結構如圖2所示。管子材料主要由管內工質的溫度、壓力和腐蝕性等決定，用得較多的材質為紫銅和碳鋼。管型可為光滑圓管、光滑橢圓管、光滑扁管、和翅片管等強化傳熱管。以上所述管型多為單面潤溼管，噴淋水無法噴淋盤管的全部表面和及時補充蒸發掉的水分，這樣不僅對盤管有效面積應用不充分，而且還在管表面形成「幹斑」，容易結垢而影響傳熱性能及設備壽命。另一方面，為使盤管表面充分潤溼，噴淋水量加大，空氣阻力增加，風機和水泵能耗增加，蒸髮式換熱器操作費用增加。
發明內容
本發明的目的在於，針對現有蒸髮式換熱器技術上存在的缺點，對蒸髮式換熱器盤管表面進行處理，提供一種換熱器的盤管表面納米塗層，具有此塗層的盤管制作的蒸髮式換熱器，熱交換效率高，製冷效果佳且節水。本發明通過改變材料的表面特性，使噴淋水在盤管表面的水膜更薄，分布更均勻，單位水量下面積最大，避免「幹斑」的生成，減少和延緩換熱盤管表面的結垢。
本發明的換熱器的盤管表面納米塗層結構如圖3所示，是在盤管1表面依次塗覆防腐層1-1、親水膜1-2。
為了增強傳熱效果，本發明還可以在盤管1表面依次塗覆防腐層1-1、傳熱層1-3、親水膜1-2。即在防腐層1-1與親水膜1-2之間增加傳熱層。
所述塗層的塗覆的方法可以是現有通用的方法，例如浸漬法、噴塗法、刷塗法、磁控濺射法等。
本發明所述的換熱器盤管的管材可為銅、鋼、鈦等；管型可為光滑圓管、光滑橢圓管、光滑扁管、和翅片管等。
所述防腐層厚度2-15nm、納米親水膜8-35nm時傳熱效果最佳。
在防腐層1-1與親水膜1-2之間增加傳熱層的情況下，所述傳熱層厚度為2～10nm時傳熱效果最佳。
所述親水膜的主要成分是通用的納米親水樹脂；防腐層可以採用通用的納米防腐材料，例如磷酸鈉。
傳熱層可以採用通用的傳熱材料，例如含有金屬鋅的熔融液。
本發明的優點是(1)可使水膜在換熱盤管表面的接觸角小於10°，從而使噴淋水能有效的包住換熱盤管的所有表面，消除「幹斑」現象，使水、空氣與管內工質進行有效充分的換熱；(2)親水膜，使水膜在管表面更薄，分布更均勻，單位水量下面積最大，可節水12％～25％；(3)納米親水塗層中含防腐層，消除和減緩了水對管材的腐蝕，提高了使用壽命；(4)納米親水塗層中含傳熱層，可提高如碳鋼、鈦等管材的導熱性能，傳熱係數得以增大，從而改善傳熱效果；(5)在同等換熱面積和相同操作條件下，納米親水換熱盤管蒸髮式換熱器可提高換熱效率15％～30％。
圖1為蒸髮式換熱器外形結構示意圖；圖2為圖1中的盤管的結構示意圖；圖3為圖2中盤管的A-A剖視圖。
具體實施例方式
如圖1所示，是蒸髮式換熱器的基本外形結構，主要由換熱盤管1、布水裝置6、風機4、檔水板5、循環水泵7、進風格柵2、集水槽3構成。換熱盤管安裝於布水裝置6和進風格柵2之間，管內走工質，管外有噴淋水和強制流動的空氣流，管表面形成一層水膜。
如圖2所示，是蒸髮式換熱器盤管1的一種結構圖，其管型是光滑圓管。
製作納米親水塗層的溶液可用有機或無機樹脂製成，如聚乙烯醇。製作防腐層的工作溶液中主要含有磷酸鹽，如磷酸鈉。製作親水膜的樹脂中可含二氧化矽、聚氧乙烯烷基醚等添加劑。製作傳熱層，為主要含有金屬鋅的熔融液，鋅添加到納米親水塗層中能在基管表面產生具有改進的耐蝕性塗層，同時可使基管具有鍍鋅保護作用，鋅的導熱係數較某些金屬如碳鋼大，且遠遠大於有機物質的導熱係數，一定程度上強化了傳熱。
根據實際需要，選取二層或三層結構後，選配納米親水塗層溶液。對未處理的換熱盤管首先優選用酸性或鹼性洗滌劑，同時向洗滌劑中添加某些金屬鹽或金屬酸鹽。接著，採用鉻酸鉻酸鹽、磷酸鉻酸鹽或無鉻處理劑進行防鏽處理。最後，採用浸漬法、噴塗法、刷塗法或磁控濺射法，對換熱盤管表面進行納米親水性處理。選用磁控濺射法可獲得更加穩定均勻的納米親水塗層，但由於換熱盤管形狀複雜，所以優選浸漬法。親水處理後，在100～250℃，優選150～200℃的溫度下煅燒10～60分鐘，即可獲得表面塗覆納米親水薄膜的換熱盤管。
實施例1採用碳鋼圓形盤管，塗覆得到圖3所示的塗層結構，其中親水膜1-2的厚度為分別取8、15、35nm，防腐層1-1的厚度分別取2、10、15nm，傳熱層1-3的厚度分別取2、5、10nm。得到的三層結構塗層的總厚度為12、30、60nm。
實驗表明，本例的換熱器的盤管表面納米塗層表面，接觸角由現有的盤管光管的40°、35°、38°，降低到8°、2°、6°。蒸髮式換熱器採用有本例塗層的換熱盤管，節水分別為13％、23％、18％，傳熱性能相對提高18％、30％、22％。
實施例2採用銅圓形盤管，塗覆得到兩層的塗層結構，其中親水膜1-2的厚度為分別取8、15、35nm，防腐層1-1的厚度分別取2、10、15nm。得到的二層結構塗層的總厚度為10、25、50nm。
實驗表明，本例的換熱器的盤管表面納米塗層表面，接觸角由現有的盤管光管的38°、36°、40°，降低到9°、3°、5°。蒸髮式換熱器採用有本例塗層的換熱盤管，節水分別為12％、25％、20％，傳熱性能相對提高15％、28％、21％。
權利要求
1.一種換熱器的盤管表面納米塗層，其特徵在於在盤管表面依次塗覆有防腐層、親水膜。
2.根據權利要求1所述的換熱器的盤管表面納米塗層，其特徵在於在防腐層與親水膜之間塗覆有傳熱層。
3.根據權利要求1或2所述的換熱器的盤管表面納米塗層，其特徵在於所述防腐層厚度2-15nm、納米親水膜8-35nm、傳熱層厚度為2～10nm。
4.根據權利要求1或2所述的換熱器的盤管表面納米塗層，其特徵在於所述盤管管形為光滑圓管、光滑橢圓管、光滑扁管、或翅片管。
全文摘要
本發明涉及一種換熱器的盤管表面納米塗層，是在盤管表面依次塗覆有防腐層、親水膜；還可以在防腐層與親水膜之間塗覆傳熱層；具有此塗層的盤管制作的蒸髮式換熱器，熱交換效率高，製冷效果佳且節水。本發明通過改變材料的表面特性，使噴淋水在盤管表面的水膜更薄，分布更均勻，單位水量下面積最大，避免「幹斑」的生成，減少和延緩換熱盤管表面的結垢。
文檔編號F28D5/00GK1584483SQ20041002729
公開日2005年2月23日 申請日期2004年5月24日 優先權日2004年5月24日
發明者朱冬生, 沈家龍, 蔣翔, 徐麗 申請人:華南理工大學