CN1246605A

CN1246605A - 热交换器

Info

Publication number: CN1246605A
Application number: CN 99100073
Authority: CN
Inventors: 郑圭夏; 郑容秀
Original assignee: Korea Institute Of Machinery Research; Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Korea Institute Of Machinery Research; Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1998-09-01
Filing date: 1999-01-06
Publication date: 2000-03-08
Also published as: JP2000074593A; JP3043737B2

Abstract

一种热交换器,其外表面上涂有具备良好耐久性的亲水性物质,从而可以减少由于其上形成的冷凝水而导致的空气压力损失。该热交换器由多个薄翅片和致冷剂管构成,将其浸入到乙三酰胺,碳酸钠或氢氧化胺溶液之一中进行处理以防止冷凝水形成在外表面上。溶液的浓度在0.1—10%的范围内,且外表面的处理时间为1至60分钟。此外,在溶液中加入二醇类添加剂以使溶液中添加剂的浓度为10—50%。

Description

热交换器

本发明涉及一种热交换器，具体而言，涉及这样一种热交换器，其外表面具备优良耐久性优良的亲水特性，从而可减少因表面覆盖了冷凝水而引起的空气压力损失。

通常，热交换器安装在空调器或冰箱上以便在流过热交换器表面的空气与在热交换器内部流动的工作液体之间进行热交换。

图1为普通热交换器的立体图，图3是外表面上带有冷凝水的传统热交换器的前视图。

如图所示，热交换器10包含多个薄翅片11，翅片11彼此之间按固定的间距平行设置以允许空气由其间通过，同时致冷剂管12以至少二根管线的形式横跨所述翅片设置，以允许致冷剂在其中流动。

借助于致冷剂管12和翅片11，致冷剂沿致冷剂管12流动并与沿热交换器10的外表面流动的空气进行热交换。此时，与致冷剂管12相接触的薄翅片11使热交换器10具有较大的热交换区域以便提高致冷剂与外部空气之间的热交换量。

在流经热交换器12后，湿热的空气变得又冷又干燥。与此同时，通过致冷剂与湿热空气之间的热交换，在致冷剂管12和翅片11的外表面上形成了冷凝水13。当热交换器10上覆盖了过多的冷凝水13时，流过热交换器10的空气的压力损失增加了，从而降低了热交换器10的性能。

如图3如所，一滴冷凝水13的曲面切线1与翅片11之间的夹角被定为接触角θ，当冷凝水13在翅片11的表面上变平时，即，在接触角θ接近0°时，流经热交换器10的空气的压力损失降低，因而提高了热交换器10的性能，一般来说，接触角θ越小，亲水特性越好。

这样，在翅片11和致冷剂管12的外表面上涂上一层亲水漆，可以减小冷凝水13的接触角θ。亲水性漆由包含聚酯和丙烯酸酯的亲水性物质和用于调整表面粗糙度的表面活性剂构成，并涂敷在热交换器10的表面上。

然而，在这种传统的热交换器中，上述亲水性漆的作用随着时间的推移越来越低，这是由于冷凝水的作用使亲水性漆被冲离热交换器的表面。

此外，甚至在加工过程中也引起了亲水性漆的作用的降低，这是由于在加工中，热交换器加工所必需的干燥过程和焊接过程对热交换器施加的高热所致。

由于上述原因，冷凝水与现有技术热交换器的表面之间的接触角变大且冷凝水倾向于停留在翅片和冷凝管的表面上。结果是，流经热交换器的空气的压力损失增加，因此，热交换器的性能降低。

本发明力图解决上述有关问题，本发明的目的在于提供一种热交换器，在其外表面上涂敷有耐久性良好的亲水性物质，从而减小因冷凝水覆盖在冷凝器上而造成的空气压力损失。

为达到上述目的，提供了一种热交换器，它包括多个彼此间以固定间隔平行排列以允许空气从其间通过的薄翅片，以及跨过翅片以至少双管线方式设置的致冷剂管，以便致冷剂从中流过。该种热交换器的特征在于：通过将翅片和冷凝器管的外表面浸入三乙酰胺(C₆H₁₅NO₃)，碳酸钠(Na₂O₃)，氢氧化铵(NH₄OH)溶液中的任何一种中进行处理来防止冷凝水形成在外表面上。

希望所述溶液的理想浓度范围为0.1％-10％，处理所述外表面的时间范围是1分钟-60分钟。

此外，还希望在溶液中加入乙醇类添加剂以使添加剂在溶液中的浓度达到10-50％，所述二醇类添加剂是乙二醇或丙二醇。

翅片和致冷剂管的外表面被浸入纯蒸馏水中反复处理10-40分钟。

通过以下结合附图所作的说明本发明的其他目的和优点将会变得更加清楚，其中：

图1是一般热交换器的立体图；

图2是根据本发明的外表面带有冷凝水的热交换器的前视图；

图3是外表面带有冷凝水的传统热交换器的前视图。

现参考附图对本发明的优选实施例做详细说明。与现有技术相同的部分以相同的参考标号表示对其不再作详细描述。

图2是根据本发明的外表面上带有冷凝水的热交换器的前视图。

根据本发明的热交换器10包括多个彼此之间按规定间距平行设置的翅片11以允许空气从中通过，以及以至少双管线的形式跨过翅片11的致冷剂管线12以允许致冷剂从中流过。

通常，空调器具有上述热交换器10和一台用于向热交换器10吹送空气以便于致冷剂与空气之间完成热交换的风机(未示出)。

通过热交换，湿热的空气在通过热交换器12之后变的冷且干燥，与此同时，通过湿热空气与致冷剂之间的热交换，冷凝水13形成在翅片11与致冷剂管12的外表面上。当热交换器10上覆盖有大量冷凝水13时，通过热交换器10的空气的压力损失增加，从而降低了热交换器10的性能。

如上所述，冷凝水滴13的曲面切线l与翅片11之间的接触角θ越接近零，则流过热交换器10的空气的压力损失越小，从而可提高热交换器10的性能。一般而言，接触角θ越小，亲水性越好。通常，在接触角θ为10°以内的情况下，热交换器的性能不会降低，这样，亲水性材料被涂敷在翅片11和致冷剂管12的外表面上以降低冷凝水的接触角θ。即使在使用很长一段时间之后或是被暴露在高温之下，这一亲水性材料也不会轻易丧失亲水性。

做为可满足上述条件的具有创造性的亲水性材料，在纯蒸馏水中溶入的三乙酰胺组成的溶液。当翅片11和致冷剂管12被浸入到溶液中进行第一道表面处理之后，所述热交换器10便具有亲水性。

也可以使用碳酸钠(Na₂O₃)和氢氧化铵(NH₄OH)做为另一种可用来处理热交换器10表面的亲水性材料。

此处，由于三乙醇胺，碳酸钠，和氢氧化铵溶液具有挥发性，所以难以使溶液的给定浓度保持恒定，这样，就不能在翅片11和致冷剂管12的外表面上形成均匀的薄膜。为防止这一情况的发生，最好在亲水性溶液中加入例如乙二醇或丙二醇之类的二醇类添加剂，以便在第一次表面处理过程中溶液的添加剂的浓度为10-50％。

在第一次表面处理过程完成之后，将翅片11和致冷剂管12浸入到纯蒸馏水中，做为第二道表面处理过程，以提高抗腐蚀性。

下表1示出了由根据本发明亲水性溶液进行了表面处理的热交换器表面上的冷凝水的接触角与现有技术热交换器表面上的冷凝水的接触角之间的比较。表1

溶液	浓度％	第一次S.T.时间(分钟)	第二次S.T.时间(分钟)	第一接触角(°)	在经过H.T.之后的接触角(°)	第二接触角(°)
溶液	浓度％	第一次S.T.时间(分钟)	第二次S.T.时间(分钟)	第一接触角(°)	在经过H.T.之后的接触角(°)	第二接触角(°)	三乙酰胺	0.1	30	40	4.7	6.7	7.5
1.0	30	40	8.0	5.7	6.7			0.1	30	40	4.7	6.7	7.5
1.0	30	40	8.0	5.7	6.7	碳酸钠		1.0	1	20	8.9	6.8	8.2
5.0	30	20	5.6	4.3	6.5			1.0	1	20	8.9	6.8	8.2
5.0	30	20	5.6	4.3	6.5		氢氧化胺	5.0	30	10	2.0	1.0	4.2
10.0	30	10	5.0	5.0	7.6			5.0	30	10	2.0	1.0	4.2
10.0	30	10	5.0	5.0	7.6	现有技术亲水性漆		-	-	-	3.3	43.7	30.0

S.T.：表面处理H.T.：热处理

在表1中，第一接触角θ₁指的是在热交换器10的制造过程中刚刚完成翅片10和致冷剂管12的表面处理之后测得的冷凝水13的接触角，同时热处理之后的接触角θ_h是指在160℃的条件下对翅片11和致冷剂管12热处理72小时之后测得的冷凝水13的接触角。就是说，在翅片11和致冷剂管12的生产过程中不可避免地有油存留于其上，因此需要在连接翅片11和致冷剂管12之后，为将油蒸发掉而进行一个在150℃温度下持续20-60分钟的干燥操作。还有，在被插入到翅片11之后，致冷剂管被弯曲成U形并通过焊接与另一管相连。通过上述干燥过程和焊接过程，温度150℃-200℃的热量必然会传送到翅片11和致冷剂管12。因此，测量热处理之后接触角θ_h是为了探索各种涂敷于翅片11和致冷剂管12上的亲水性溶液的作用是如何随作用于热交换器上的高热而发生变化的。

在表1中的第二接触角θ₂是指在执行下述过程之后测得的冷凝水13的接触角。

1)将已被亲水性溶液进行过表面处理的翅片11和致冷剂管12在150℃的温度下干燥4分钟。

2)在40℃的温度和90％的相对湿度下保存3分钟。

3)在30℃的温度和75％的相对湿度下保存6分钟。

4)重复执行上述过程2)和3)500次。这是为了探索覆盖于翅片11和致冷剂管12上的各种溶液的作用如何随时间的流逝而变化。

如表1所示，如果热交换器10的表面用现有技术的亲水性漆处理，第一接触角θ₁为3.3°则意味着亲水性作用良好，但在热处理后的接触角θ_h和第二接触角θ₂分别是43.7°和30.0°，这意味着亲水性的显著降低。

另一方面，如果热交换器根据本发明的亲水性溶液进行了表面处理，热处理之后的接触角θ_h和第二接触角θ₂均小于10°。这意味着根据本发明的亲水性溶液的作用可以保持在一优良状态下，而不受环境变化如高热和时间流逝的影响。

此外，可以得到一个结论，在干燥过程和焊接过程中存在于热交换器10上的高热使亲水性溶液的作用得到进一步改善，因为在热处理以后测得的接触角θ_h小于第二接触角θ₂。

为使热处理后的接触角θ_h和第二接触角θ₂小于10°，最好将三乙酰胺，碳酸钠和氢氧化胺的浓度保持在0.1-10％的范围，并且第一表面处理时间范围为1分钟至60分钟，另外，第二表面处理时间最好是10至40分钟。

如上面所详述的那样，本发明的热交换具有使热交换器的效率得到改善和节能的优点，这是因为热交换器的亲水性可以保持在一个良好的状态下，而与环境的变化，如高热和时间的流逝无关。

Claims

1.一种热交换器，包括多个彼此以固定间距相互平行设置的翅片，以允许空气从中通过；以及以至少双管线方式跨过翅片设置的致冷剂管，以允许致冷剂在其中流动，其特征在于，翅片和致冷剂管的外表面被浸入到三乙酰胺(C₆H₁₅NO₃)溶液中进行处理以防止在所述外表面上形成冷凝水。

2.一种热交换器，包括多个彼此以固定间隔相互平行设置的多个薄翅片，以允许空气从中通过；以及至少以双管线形式跨过翅片设置的致冷剂管，以允许致冷剂在其中流动，其特征在于，翅片和致冷剂管的外表面被浸入到碳酸钠(Na₂O₃)溶液中进行处理，以便防止冷凝水形成在所述外表面上。

3.一种热交换器，包括多个彼此以固定间隔相互平行设置的翅片，以允许空气从中通过；以及至少以双管线形式跨过翅片设置的致冷剂管，以允许致冷剂在其中流动；其特征在于，翅片和致冷剂的外表面被浸入到氢氧化胺(NH₄OH)溶液中进行处理，以防止冷凝水形成在所述外表面上。

4.根据权利要求1至3中任何一个所述的热交换器，其特征在于，所述溶液的浓度范围是0.1-10％，同时处理所述外表面的时间是1至60分钟。

5.根据权利要求4所述的热交换器，其特征在于，二醇类添加剂被加入到溶液中以使在表面处理期间溶液中添加剂的浓度为10-50％。

6.根据权利要求5所述的热交换器，其特征在于，所述二醇类添加剂为乙二醇。

7.根据权利要求5所述的热交换器，其特征在于，所述二醇类添加剂为丙二醇。

8.根据权利要求5所述的热交换器，其特征在于，通过浸入纯蒸馏水而对翅片和致冷剂管的外表面进行多次处理。

9.根据权利要求8所述的热交换器，其特征在于，对所述外表面进行重复处理的时间是10至40分钟。