专利名称：换热器的盘管表面纳米涂层的制作方法
技术领域：
本发明涉及热交换技术，具体地是蒸发式换热器盘管表面专用的纳米亲水涂层。
背景技术：
现有的蒸发式换热器，有蒸发式冷却器、蒸发式冷凝器、表面蒸发式空冷器，其基本结构如图1所示。主要由换热盘管1、布水装置6、风机4、档水板5、循环水泵7、进风格栅2、集水槽3构成。蒸发工作时，集水槽3内的冷却水由循环水泵7送到布水装置6，喷淋在换热盘管1表面，形成水膜，经显热和潜热交换使换热盘管1内的工质冷凝或冷却，部分水分蒸发成蒸汽挥发掉，剩余的水落在集水槽3内循环使用。可见，蒸发式换热器主要是利用水分在换热盘管1表面的蒸发进行传热。
现有的蒸发式换热器的换热盘管结构如图2所示。管子材料主要由管内工质的温度、压力和腐蚀性等决定，用得较多的材质为紫铜和碳钢。管型可为光滑圆管、光滑椭圆管、光滑扁管、和翅片管等强化传热管。以上所述管型多为单面润湿管，喷淋水无法喷淋盘管的全部表面和及时补充蒸发掉的水分，这样不仅对盘管有效面积应用不充分，而且还在管表面形成“干斑”，容易结垢而影响传热性能及设备寿命。另一方面，为使盘管表面充分润湿，喷淋水量加大，空气阻力增加，风机和水泵能耗增加，蒸发式换热器操作费用增加。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有蒸发式换热器技术上存在的缺点，对蒸发式换热器盘管表面进行处理，提供一种换热器的盘管表面纳米涂层，具有此涂层的盘管制作的蒸发式换热器，热交换效率高，制冷效果佳且节水。本发明通过改变材料的表面特性，使喷淋水在盘管表面的水膜更薄，分布更均匀，单位水量下面积最大，避免“干斑”的生成，减少和延缓换热盘管表面的结垢。
本发明的换热器的盘管表面纳米涂层结构如图3所示，是在盘管1表面依次涂覆防腐层1-1、亲水膜1-2。
为了增强传热效果，本发明还可以在盘管1表面依次涂覆防腐层1-1、传热层1-3、亲水膜1-2。即在防腐层1-1与亲水膜1-2之间增加传热层。
所述涂层的涂覆的方法可以是现有通用的方法，例如浸渍法、喷涂法、刷涂法、磁控溅射法等。
本发明所述的换热器盘管的管材可为铜、钢、钛等；管型可为光滑圆管、光滑椭圆管、光滑扁管、和翅片管等。
所述防腐层厚度2-15nm、纳米亲水膜8-35nm时传热效果最佳。
在防腐层1-1与亲水膜1-2之间增加传热层的情况下，所述传热层厚度为2～10nm时传热效果最佳。
所述亲水膜的主要成分是通用的纳米亲水树脂；防腐层可以采用通用的纳米防腐材料，例如磷酸钠。
传热层可以采用通用的传热材料，例如含有金属锌的熔融液。
本发明的优点是(1)可使水膜在换热盘管表面的接触角小于10°，从而使喷淋水能有效的包住换热盘管的所有表面，消除“干斑”现象，使水、空气与管内工质进行有效充分的换热；(2)亲水膜，使水膜在管表面更薄，分布更均匀，单位水量下面积最大，可节水12％～25％；(3)纳米亲水涂层中含防腐层，消除和减缓了水对管材的腐蚀，提高了使用寿命；(4)纳米亲水涂层中含传热层，可提高如碳钢、钛等管材的导热性能，传热系数得以增大，从而改善传热效果；(5)在同等换热面积和相同操作条件下，纳米亲水换热盘管蒸发式换热器可提高换热效率15％～30％。
图1为蒸发式换热器外形结构示意图；图2为图1中的盘管的结构示意图；图3为图2中盘管的A-A剖视图。
具体实施例方式
如图1所示，是蒸发式换热器的基本外形结构，主要由换热盘管1、布水装置6、风机4、档水板5、循环水泵7、进风格栅2、集水槽3构成。换热盘管安装于布水装置6和进风格栅2之间，管内走工质，管外有喷淋水和强制流动的空气流，管表面形成一层水膜。
如图2所示，是蒸发式换热器盘管1的一种结构图，其管型是光滑圆管。
制作纳米亲水涂层的溶液可用有机或无机树脂制成，如聚乙烯醇。制作防腐层的工作溶液中主要含有磷酸盐，如磷酸钠。制作亲水膜的树脂中可含二氧化硅、聚氧乙烯烷基醚等添加剂。制作传热层，为主要含有金属锌的熔融液，锌添加到纳米亲水涂层中能在基管表面产生具有改进的耐蚀性涂层，同时可使基管具有镀锌保护作用，锌的导热系数较某些金属如碳钢大，且远远大于有机物质的导热系数，一定程度上强化了传热。
根据实际需要，选取二层或三层结构后，选配纳米亲水涂层溶液。对未处理的换热盘管首先优选用酸性或碱性洗涤剂，同时向洗涤剂中添加某些金属盐或金属酸盐。接着，采用铬酸铬酸盐、磷酸铬酸盐或无铬处理剂进行防锈处理。最后，采用浸渍法、喷涂法、刷涂法或磁控溅射法，对换热盘管表面进行纳米亲水性处理。选用磁控溅射法可获得更加稳定均匀的纳米亲水涂层，但由于换热盘管形状复杂，所以优选浸渍法。亲水处理后，在100～250℃，优选150～200℃的温度下煅烧10～60分钟，即可获得表面涂覆纳米亲水薄膜的换热盘管。
实施例1采用碳钢圆形盘管，涂覆得到图3所示的涂层结构，其中亲水膜1-2的厚度为分别取8、15、35nm，防腐层1-1的厚度分别取2、10、15nm，传热层1-3的厚度分别取2、5、10nm。得到的三层结构涂层的总厚度为12、30、60nm。
实验表明，本例的换热器的盘管表面纳米涂层表面，接触角由现有的盘管光管的40°、35°、38°，降低到8°、2°、6°。蒸发式换热器采用有本例涂层的换热盘管，节水分别为13％、23％、18％，传热性能相对提高18％、30％、22％。
实施例2采用铜圆形盘管，涂覆得到两层的涂层结构，其中亲水膜1-2的厚度为分别取8、15、35nm，防腐层1-1的厚度分别取2、10、15nm。得到的二层结构涂层的总厚度为10、25、50nm。
实验表明，本例的换热器的盘管表面纳米涂层表面，接触角由现有的盘管光管的38°、36°、40°，降低到9°、3°、5°。蒸发式换热器采用有本例涂层的换热盘管，节水分别为12％、25％、20％，传热性能相对提高15％、28％、21％。
权利要求
1.一种换热器的盘管表面纳米涂层，其特征在于在盘管表面依次涂覆有防腐层、亲水膜。
2.根据权利要求1所述的换热器的盘管表面纳米涂层，其特征在于在防腐层与亲水膜之间涂覆有传热层。
3.根据权利要求1或2所述的换热器的盘管表面纳米涂层，其特征在于所述防腐层厚度2-15nm、纳米亲水膜8-35nm、传热层厚度为2～10nm。
4.根据权利要求1或2所述的换热器的盘管表面纳米涂层，其特征在于所述盘管管形为光滑圆管、光滑椭圆管、光滑扁管、或翅片管。
全文摘要
本发明涉及一种换热器的盘管表面纳米涂层，是在盘管表面依次涂覆有防腐层、亲水膜；还可以在防腐层与亲水膜之间涂覆传热层；具有此涂层的盘管制作的蒸发式换热器，热交换效率高，制冷效果佳且节水。本发明通过改变材料的表面特性，使喷淋水在盘管表面的水膜更薄，分布更均匀，单位水量下面积最大，避免“干斑”的生成，减少和延缓换热盘管表面的结垢。
文档编号F28D5/00GK1584483SQ20041002729
公开日2005年2月23日 申请日期2004年5月24日 优先权日2004年5月24日
发明者朱冬生, 沈家龙, 蒋翔, 徐丽 申请人:华南理工大学