[发明专利]一种改善蒸发器化霜性能的方法

说明书

本发明提供了一种改善蒸发器化霜性能的方法，通过使用强辐射性和高疏水性的材料加速蒸发器的化霜。具体的，先采用超声波清洗机对蒸发器翅片表面进行洁净处理，然后将导热硅胶均匀涂抹在翅片表面，再将配制好的石墨烯分散液均匀涂抹在附有导热硅胶的翅片表面，使之形成一层石墨烯薄层，将涂抹石墨烯分散液的翅片置于室温下自然晾干，保持温度恒定30~60分钟，待翅片完全晾干后，轻吹试样，除去翅片表面的石墨烯颗粒，在翅片表面得到高疏水性黑色石墨烯薄膜。本发明通过使用强辐射性和高疏水性的材料达到加速蒸发器化霜的效果。

技术领域

本发明属于化工领域，涉及一种表面涂层技术，具体来说是涉及一种在冬季制热工况下利用强辐射换热性能和疏水性能来改善蒸发器化霜性能的方法。

背景技术

随着人类社会的发展和科技的进步，节能、环保已成为世界性的重大课题，受到国内外学者的广泛关注。在制冷、空调行业中尽可能节约能源，提高能源的利用效率也已成为评价系统或产品好坏的重要指标。在制冷与空调系统中，蒸发器一直是国内外学者研究的重要领域，其研究主要目的是为了提高蒸发器的换热效率，增加传热系数。然而，蒸发器特别是翅片管式蒸发器在运行时，尤其是在低温高湿条件下运行时，出现最常见也是最难以解决的问题——蒸发器表而的结霜问题，即外部湿空气流经蒸发器冷表面时，会与管内的制冷剂产生热量交换的过程，湿空气中含有大量的水分子，而这些水分子遇冷会析出水珠进而凝结成霜。随时间的推移，霜层不断堆积加厚。蒸发器表面上形成一定厚度的霜，使得蒸发器制冷剂不能与空气充分接触，热阻增大，传热恶化现象出现；霜在蒸发器的表面覆盖堆积，使蒸发器的换热通道进一步减小，空气流通换热时，受到的阻力增大，流量减小，加上热阻增大所以空气侧的换热系数进一步减小。尤其是在低温高湿环境下，蒸发器的结霜导致换热性能下降形成恶性循环这不仅增加能耗，而且直接影响蒸发器乃至整个系统的安全与稳定运行。因此，在研究蒸发器表面结霜机理的同时，也要寻找一种抑霜化霜的方法，以改善蒸发器的运行效能，减少能耗。

当蒸发器的表面温度降到湿空气的露点温度以下时会产生凝露即会有水珠出现；当温度降到0℃以下且低于湿空气的露点温度时，水蒸汽便会析出并凝结成霜。所以目前除霜抑霜的措施主要集中在改变湿空气的物性参数和蒸发器表面特性。

现有的固体除湿和预热室外空气等方法通过降低蒸发器周围空气湿度，可以起到抑制表面结霜的效果，但随着时间增长，干燥剂和干燥系统的吸湿能力逐渐减弱，这些因素使得从环境参数入手抑霜化霜困难重重。

早在20世纪80年代，亲水涂层已被用于延缓和抑制结霜的研究。亲水涂层具有很强的吸水性，并能贮存一部分潜冷，与无涂层表面相比，结霜速率和霜厚减小，具有良好的抑霜效果。现有的一种亲水性涂层可以将第一个除霜周期从61分钟延长到176分钟，但是由于涂层吸水性发生膨胀，导致蒸发器的空气侧压差增大，而吸附大量水分的涂层不能充分干燥使得第二次周期只持续了39分钟。所以其对蒸发器表面的抑霜化霜随着时间延长性能出现显著下降。涂层在使用一段时间后出现脱落等现象，使得涂层不能够长久使用。

受到植物表面的超疏水性表现的影响，近年来疏水性材料已经成为研究热点。研究表明蒸发器表面由于凝露形成的滞留水量随着接触角滞后的减小和接触角的增大而减小，超疏水表面的滞留水量比亲水表面减少了79.82％。普通铝表面的滞留水量及其分布受结霜程度影响，而超疏水表面则不受其影响。

疏水表面水珠分布稀疏，冻结较晚，初始霜晶较迟出现。通过静电纺丝方法，制备出具有微纳结构疏水表面，该表面能有效延迟初始霜晶出现的时间，表面霜晶覆盖率低，具有较好的抑霜性能。通过对比疏水表面和普通表面的结霜过程，发现疏水表面结霜量，表面滞留水少，因而疏水表面能够抑制结霜。现有除霜方法都是从抑霜角度出发，强化化霜的技术还未见报道。另外，现有疏水性涂层制备方法所制备的涂层由于没有考虑粘合剂，大多存在容易脱落，不能形成稳定涂层等问题。

发明内容