[发明专利]具有冷凝液滴自驱离功能纳米层的换热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有冷凝液滴自驱离功能纳米层的换热器，属于换热设 备应用领域。

背景技术

换热器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量 传递的节能设备，是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流 体温度达到流程规定的指标，以满足工艺条件的需要，同时也是提高能源利 用率的主要设备之一。换热器行业涉及暖通、压力容器、中水处理设备，化 工，石油等近30多种产业，相互形成产业链条。

数据显示2010年中国换热器产业市场规模在500亿元左右，主要集中 于石油、化工、冶金、电力、船舶、集中供暖、制冷空调、机械、食品、制 药等领域。其中，石油化工领域仍然是换热器产业最大的市场，其市场规模 为150亿元；电力冶金领域换热器市场规模在80亿元左右；船舶工业换热 器市场规模在40亿元以上；机械工业换热器市场规模约为40亿元；集中供 暖行业换热器市场规模超过30亿元，食品工业也有近30亿元的市场。另外， 航天飞行器、半导体器件、核电常规岛核岛、风力发电机组、太阳能光伏发 电、多晶硅生产等领域都需要大量的专业换热器，这些市场约有130亿元的 规模。

众所周知，换热器表面在低温潮湿环境下很容易凝露结霜并导致结冰， 这一问题会导致材料的耗损加速、能源的浪费。因此，解决这一行业难题并 研制出更节能更有效的换热器是非常有意义的。

目前，市面上的换热器已经使用钛这种材料作为换热器本体的材料。但 仅仅是利用钛材料的基本性能，比如轻便、强度高、防腐。并没有解决上述 结霜结冰的问题。

例如中国专利201220351956.2公开了一种带钛管套铜管换热器的冷气 热水器。其换热器采用钛管套铜管的结构，主要目的是为了防腐。

发明内容

本发明目的是：提供一种具有冷凝液滴自驱离功能纳米层的换热器，使 得换热器本身不容易结霜结冰。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：

具有冷凝液滴自驱离功能纳米层的换热器，包括由钛材制成的换热器本 体，所述钛材由以下方式制成：取阴极和钛材构成的阳极置于质量分数为 0.03-0.5％的常温电解液中形成氧化体系，并在阴极和阳极之间施加恒电压 20V-60V，反应20min以上，以此在钛材表面形成纳米结构，然后将钛材表 面修饰低表面能物质。上述电解液的质量分数可以是0.04％、0.1％、0.2％、 0.3％、0.5％等。上述电压可以是20V、30V、45V、50V、60V等。上述反应时 间可以是20min,40min,60min,1h,2h等。

本发明采用阳极氧化法在钛材表面制备冷凝液滴自驱离功能表面，以此 解决换热器本身容易结霜结冰的问题。并且，上述制备冷凝液滴自驱离功能 表面的方法简单易行，在室温下可实现，成本低，所形成的功能表面的性能 优异。

进一步的是：所述阴极是铂电极、石墨电极、镍电极或钛电极。

进一步的是：所述电解液为氢氟酸电解液或氟化铵电解液。

进一步的是：所述纳米结构至少包括以下结构中的一种：规则纳米管， 不规则纳米管，纳米颗粒分级结构。

进一步的是：所述纳米结构包括阵列分布于钛材表面的规则纳米管、不 规则纳米管、纳米颗粒分级结构中的任一种。

进一步的是：所述低表面能物质包括氟硅烷、硅氧烷、聚四氟乙烯、硅 烷偶联剂或高级脂肪酸。

进一步的是：用以修饰低表面能物质的方法包括浸泡法或蒸镀法。

有益效果：由于形成冷凝液滴自驱离功能表面，一方面，增加了有效气 泡成核点使冷凝液滴大量快速的产生，从而提高冷凝液滴融合的几率；另一 方面，降低液滴与钛材底表面的粘附性使融合的液滴迅速自驱离，阻止界面 因温度进一步降低产生结霜结冰的现象。有效延长了换热器的使用寿命，并 提高了换热效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所 需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发 明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的 前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中，

图1为本发明钛材表面纳米颗粒分级结构的俯视图；

图2为普通光滑钛材表面(a)和本发明实施例1所获冷凝液滴自驱离 性能结构表面(b)液滴粘附性能的对比图；