带涂层的热交换器制造技术

本发明专利技术公开了一种用于将热从第一材料传递到第二材料的热交换器，其包括结构性热传递部件，所述结构性热传递部件具有与所述第一材料接触的第一表面和与所述第二材料接触的第二表面。所述热交换器还在所述第一表面、所述第二表面上或在所述第一和第二表面上具有涂层。所述涂层包括分散在聚合物树脂基质中的填充物颗粒。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带涂层的热交换器专利技术背景本文公开的标的大体上涉及热交换器，且更具体来说，涉及上面具有涂层的热交换器。热交换器广泛地用于各种应用中，包括(但不限于)包括风机盘管机组的加热和冷却系统、各种工业和化学工艺中的加热和冷却、热回收系统，和类似者(仅举几例)。用于将热从一种流体传递到另一种流体的许多热交换器利用一个或多个导管，在一种流体流动穿过所述导管的同时第二流体围绕所述导管流动。来自所述流体中的一者的热通过经过导管壁的传导而传递到另一流体。许多配置还利用与导管的外部成热传导接触的翅片以便提供可以跨其在流体之间传递热的增加的表面区域、提高流过热交换器的第二流体的热传递特性，并且增强热交换器的结构硬度。此类热交换器包括微通道热交换器和圆管板翅片(RTPF)热交换器。热交换器的主要功能中的一者是以高效的方式将热从一种流体传递到另一种流体。更高水平的热传递效率允许热交换器大小的减小，这可以实现减少的材料和制造成本，并且提供对利用热交换器的系统(例如，冷藏系统)的效率和设计的增强。然而，提高热交换器系统效率存在若干障碍。举例来说，用于热交换器构造的许多金属合金(例如，铝合金)会经受腐蚀。位于海洋环境(尤其是海水或风吹的海水雾)中或靠近海洋环境的应用会产生对这些热交换器有害的侵入性氯化物环境。此氯化物环境快速地导致钎焊接头、翅片和制冷剂导管的局部和全面腐蚀。腐蚀模式包括电偶腐蚀、裂隙腐蚀和点状腐蚀。腐蚀经由若干机制而损害热交换器传递热的能力，所述机制包括结构完整性和与制冷剂导管的热接触的损失。腐蚀产物还积聚在热交换器外表面上，从而产生额外的热阻层并且增加气流阻抗。另外，由于导管穿孔和冷却系统的故障，腐蚀最终导致制冷剂的损耗。常常使用聚合物涂层来保护热交换器表面免受腐蚀和物理损坏。然而，许多聚合物是低效热导体，且将它们用作保护性涂层可能会不利地影响热传递效率。另外，将热交换器用作冷藏系统中的蒸发器常常遭受在热交换器的组件(例如，热交换器翅片和导管)的外表面上形成霜冻。这些热交换器表面上的霜冻由于降低热传递而不利地影响热传递效率，这不利地影响冷藏系统的总效率。常常通过在除霜循环中操作冷藏系统来解决霜冻形成，这进一步降低系统效率。对冷藏系统的此类不利影响常常需要将热交换器和其他系统组件设计成较大容量，从而导致增加的系统成本和复杂性，而且还增加操作成本来满足系统性能要求。鉴于以上和其他问题，在本领域中一直需要热交换器设计和制造的新方法。专利技术简述根据本专利技术的一个方面，一种用于将热从第一材料传递到第二材料的热交换器包括结构性热传递部件，其具有与第一材料接触的第一表面和与第二材料接触的第二表面。所述热交换器还在所述第一表面、所述第二表面上或在所述第一和第二表面上具有涂层。所述涂层包括分散在聚合物树脂基质中的在至少一个尺寸上是纳米级的填充物颗粒。根据本专利技术的另一方面，一种热传递系统包括热传递流体循环环路，且所述热传递流体循环环路包括上文描述的热交换器。在此系统中，所述热传递流体是与所述热交换器接触的上述第一材料或第二材料。此热传递系统的实例是蒸汽压缩热传递系统，其包括：蒸发器热交换器；压缩机，其从所述蒸发器热交换器接收热传递流体；冷凝器热交换器，其从冷凝器接收热传递流体；以及膨胀装置，其从冷凝器热交换器接收热传递流体并且将热传递流体提供给蒸发器热交换器。在此系统中，包括聚合物树脂基质中的填充物颗粒的所述涂层可以安置在蒸发器热交换器或冷凝器热交换器的表面上。附图简述在说明书完结时的权利要求书中特别地指出且清楚地要求被视为本专利技术的标的。通过结合附图进行的以下详细描述，本专利技术的前述和其他特征和优势会显而易见，附图中：图1描绘示例性热交换器的示意图；图2描绘另一示例性热交换器的示意图；以及图3描绘带涂层的热交换器的表面的一部分的横截面视图的示意图；图4描绘涂层中的填充物颗粒的示意性表示；图5描绘示例性热传递系统的示意图；图6描绘随如本文中所描述的填充物热导率而变的涂层的热导率的曲线图；图7描绘随如本文中所描述的填充物表面处理而变的涂层的热导率的曲线图；以及图8描绘随如本文中所描述的填充物定向而变的涂层的热导率的曲线图。专利技术详述现在参看图，在图1中示出示例性RTPF(圆管板翅片)热交换器。如图1中所示，热交换器10包括用于载运热传递流体(例如，制冷剂)的一个或多个流回路。出于阐释的目的，热交换器10示出为具有单个流回路制冷剂导管，其具有通过导管弯头150连接的入口线130和出口线140。入口线130通过180度导管弯头150在热交换器10的一端处连接到出口线140。然而，应该明白，可以依据系统的需要将更多的回路添加到所述单元。举例来说，虽然将导管弯头150示出为连接两个笔直导管区段的单独组件，但所述导管还可以形成为单个导管件，在其中具有发夹区段用于导管弯头150，且此类发夹导管的多个单元可以在开放末端处与u状连接器连接，从而在‘反复’配置中形成连续的更长的流路径。热交换器10进一步包括一连串翅片160，其包括沿着流回路的长度间隔的径向安置的板状元件，所述板状元件通常使用过盈配合连接到导管。在一对端板或导管片170和180之间提供翅片160，且通过线130、140进行支撑以便界定气流通道，经过调节的空气通过所述气流通道经过制冷剂导管且在间隔的翅片160之间通过。翅片160可以包括热传递增强元件，例如散热孔或纹理。根据本文中所描述的实施例可以使用的另一类型的示例性热交换器是微通道或小通道热交换器。这些类型的热交换器的配置大体上相同，其中主要差异是基于热传递导管端口的大小而相当宽松地应用。出于便利起见，这种类型的热交换器将在本文被称作微通道热交换器。如图2中所示，微通道热交换器20包括第一岐管212，其具有用于接收工作流体(例如，冷冻剂)的入口214和用于排出工作流体的出口216。第一岐管212流体地连接到多个导管218中的每一者，所述多个导管各自在相对的末端上与第二岐管220流体地连接。第二岐管220与多个导管222中的每一者流体地连接，所述多个导管使工作流体返回到第一岐管212以便通过出口216排出。隔离物223位于第一岐管212内以便分离第一岐管212的入口和出口区段。导管218和222可以包括用于运输工作流体的通道(例如，微通道)。上文描述的二段工作流体流动配置仅是许多可能的设计布置中的一者。可以通过将隔离物223、入口214和出口216放置在第一岐管212和第二岐管220内的特定位置处而获得单个和其他多段流体流配置。翅片224在导管218与导管222之间延伸，如图中所示。翅片224支撑导管218和导管222，且在导管218与导管222之间建立开放流通道(例如，用于气流)，以便提供额外的热传递表面并且增强热传递特性。翅片224还向热交换器结构提供支撑。翅片224在钎焊接头226处结合到导管218和222。翅片224不限于图2中示出的三角形横截面，因为还可以使用其他翅片配置(例如，矩形、梯形、椭圆形、正弦形)。翅片224可以具有散热孔或纹理以便提高热传递。热交换器表面可以由各种材料形成，包括(但不限于)金属合金，例如铝或铜合金。举例来说，制冷剂导管可以由基于铝合金的核心材料制成，并且在一些实施例中，可以由选自1000系列、3000本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将热从第一材料传递到第二材料的热交换器，其包括：结构性热传递部件，其具有与所述第一材料接触的第一表面和与所述第二材料接触的第二表面；以及涂层，其安置在所述第一表面或所述第二表面上，或安置在所述第一和第二表面上，所述涂层包括分散在聚合物树脂基质中的在至少一个尺寸上是纳米级的填充物颗粒。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.31 US 62/0317401.一种用于将热从第一材料传递到第二材料的热交换器，其包括：结构性热传递部件，其具有与所述第一材料接触的第一表面和与所述第二材料接触的第二表面；以及涂层，其安置在所述第一表面或所述第二表面上，或安置在所述第一和第二表面上，所述涂层包括分散在聚合物树脂基质中的在至少一个尺寸上是纳米级的填充物颗粒。2.如权利要求1所述的热交换器，其中所述个别填充物颗粒与所述聚合物树脂基质之间的界面热阻小于或等于7×10-7m2-K/W。3.如权利要求1所述的热交换器，其中所述个别填充物颗粒与所述聚合物树脂基质之间的界面热阻小于或等于7×10-8m2-K/W。4.如权利要求1所述的热交换器，其中所述个别填充物颗粒与所述聚合物树脂基质之间的界面热阻小于或等于7×10-9m2-K/W。5.如权利要求1至4中任一项所述的热交换器，其中所述个别填充物颗粒的热导率是至少30W/m-K。6.如权利要求5所述的热交换器，其中所述个别填充物颗粒的所述热导率是至少300W/m-K。7.如权利要求6所述的热交换器，其中所述个别填充物颗粒的所述热导率是至少3000W/m-K。8.如权利要求1至7中任一项所述的热交换器，其中所述填充物颗粒具有小于或等于500nm的至少一个尺寸。9.如权利要求8所述的热交换器，其中所述填充物颗粒具有小于或等于100nm的至少一个尺寸。10.如权利要求1至9中任一项所述的热交换器，其中所述填充物颗粒是棒条、细管、纤维或小片。11.如权利要求10所述的热交换器...

【专利技术属性】
技术研发人员：WR施米德特，SA伊斯特曼，A诺尔曼，S图尔亚尼，JA维基亚雷利，CM索尔普，
申请(专利权)人：开利公司，
类型：发明
国别省市：美国,US