[发明专利]一种通过贴膜预结冰实现抑霜除霜的方法

说明书

本发明涉及一种通过贴膜预结冰实现抑霜除霜的方法，以防水薄膜为贴膜材料，在贴膜材料上加工出镂空的微孔或沟槽阵列，将所述贴膜材料贴覆在待除霜部件的表面，低温下在所述微孔或沟槽阵列内形成冰滴，待全部冰滴形成后，揭下所述贴膜材料，所述待除霜部件的表面形成冰滴阵列。与现有的抑霜除霜技术相比，本发明主要具有以下优点：第一，加工方法简单易操作，成本低；第二，适用范围广，抑霜能力强，本发明适用于以铜、铝或铝合金为基底材料的各种类型的换热器。

技术领域

本发明属于抑霜除霜技术领域，特别是一种通过贴膜预结冰实现抑霜的表面镀覆加工方法。

背景技术

结霜现象普遍存在于自然界和工业领域，而霜层厚度的增加会给工业生产过程带来严重的消极影响，特别是在空调热泵、冷冻冷藏和航天航空等领域。为了解决这一问题，抑霜除霜技术方法被应用于工业实践中。

传统上用于解决霜层堆积问题的技术手段主要包括以下三种类型：(1)系统控制的方法，如逆循环法，热气旁通法；(2)外场作用的方法，如外加电场或微波；(3)表面改性的方法，如超疏水表面或强吸水性涂层。上述抑霜除霜手段一般都有成本较高、除霜不彻底、易失效等缺陷。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种通过贴膜预结冰实现抑霜的表面镀覆加工方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种通过贴膜预结冰实现抑霜除霜的方法，以防水薄膜为贴膜材料，在贴膜材料上加工出镂空的微孔或沟槽阵列，将所述贴膜材料贴覆在待除霜部件的表面，低温下在所述微孔或沟槽阵列内形成冰滴，待全部冰滴形成后，揭下所述贴膜材料，所述待除霜部件的表面形成冰滴阵列。

进一步地，所述微孔为等直径的圆孔，等间距设置。

进一步地，所述微孔的直径为0.01～10mm，圆孔中心间距为0.02～10mm，若微孔过小，加工成本高，且脱模难度增加；若微孔过大或间距过小，则覆冰区比例增加，抑霜除霜效果降低；间距太大，相邻冰滴之间可能出现新的结冰带，干燥区无法维持，在上述尺寸下能达到较优效果。

进一步地，采用机械切割或者激光切割的方法在所述贴膜材料上加工所述微孔或沟槽阵列。

进一步地，所述待除霜部件为金属件，包括铜、铝或铝合金。

进一步地，所述待除霜部件表面先进行清洗预处理。

进一步地，所述清洗预处理具体方法为，将待除霜部件浸泡在丙酮溶液中并使用超声波进行清洗，以祛除其表面的有机污染物。样品的超声波的清洗时长至少为10分钟，丙酮溶液的温度为室温，超声波清洗结束后要依次使用异丙醇和去离子水冲洗试样表面，直至将残余的丙酮溶液清除干净，并用氮气进行干燥。

进一步地，将贴覆有贴膜材料的待除霜部件放置在低温平台上，使表面暴露的微孔或沟槽区域冷凝结冰。

进一步地，所述低温平台的工作温度设置为-2～-30℃。

进一步地，所述防水薄膜包括聚乙烯薄膜或聚氨酯薄膜。

本发明工作原理，在金属表面进行有设计的预先结冰，从而控制冰滴干燥区的分布，阻断冰桥的成型，阻止冰相的传播，很大程度上降低霜层覆盖率，达到抑霜的目的。由于冰的饱和蒸汽压较低，所以冰滴附近的水蒸气会被冰滴吸收，其周围会长时间保持干燥，形成稳定的干燥区，通过对冰滴尺寸和分布的调整，离散的预结冰滴和其顶部的霜晶是唯一的覆冰区域，而冰滴的间隙位置在后续阶段始终保持干燥，能够使整个表面大部分区域处于无霜状态。同时，随着冰滴的不断长大和长高，除霜的难度也会降低。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)冷凝结霜过程中，更大程度地降低霜层覆盖率；