【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及涂层制备，具体涉及空气热源泵用换热铜管的复合涂层及其制备方法。
技术介绍
1、空气源热泵是一种通过吸收空气中的热量来实现制热和制冷的设备，其工作效率与其关键部件的换热性能密切相关。换热铜管作为空气源热泵中进行热量传递的核心组件，其传热效果直接影响设备的能效水平。然而，换热铜管在实际运行过程中会面临一系列问题，如腐蚀、结垢、结霜等，这些问题会降低铜管的传热性能，进而影响空气源热泵的工作效率和使用寿命。
2、为了提高换热铜管的性能，研究人员提出了在铜管表面应用复合涂层的技术，复合涂层组分通常采用环氧树脂作为基材，添加填料以及其他添加剂，共同改善复合涂层的功能，例如，提供有效的防腐保护，防止铜管在与空气、湿气或其他腐蚀性物质接触时发生氧化或腐蚀；以及减少结霜的发生或加速霜的融化等。
3、不同种类的填料组成以及复合涂层厚度对复合涂层的性能具有很大的影响，如何根据不同的应用需求，选择不同种类的填料，制备不同厚度的复合涂层，以提高换热铜管的工作效率，延长换热铜管的使用寿命是目前亟需解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种空气热源泵用换热铜管的复合涂层及其制备方法，根据换热铜管的使用环境选择合适的复合涂层的填料种类和涂层厚度，改进如空气源热泵、换热器等设备的性能，同时增强其在极端环境中的可靠性。
2、本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
3、本专利技术提供的空气热源泵用换热铜管的复合涂层，按照重量份
4、其中，填料是碳化硅、石墨烯或球形石墨中的任意一种或多种的组合；
5、所述复合涂层中，通过模糊逻辑系统，根据所述材料组分和第一应用环境条件数据，确定填料的种类，并获得第一组分配方；
6、基于所述第一组分配方和第二应用环境条件数据，采用有限元分析模型确定所述复合涂层的厚度；
7、通过模糊逻辑系统，根据所述材料组分和第一应用环境条件，确定填料的种类，获得第一组分配方，包括：
8、获取所述复合涂层的第一应用环境条件数据，生成初始输入变量；
9、采用隶属度函数对初始输入变量进行模糊化，得到模糊输入变量；
10、将模糊输入变量输入到填料种类模糊规则库中，进行模糊推理，得到模糊输出变量；
11、对模糊输出变量进行合成，得到模糊输出结果；
12、对模糊输出结果进行去模糊化，得到填料种类；
13、根据得到的填料种类形成第一组分配方；
14、第一应用环境条件数据，包括换热铜管的平均进水温度、环境最高温度、环境最低温度、环境最大ph值或环境最小ph值中的一种或多种；
15、其中，环境最高温度、平均进水温度和环境最低温度的隶属度函数采用三角函数，通式为：
16、
17、其中，a，b，c为三角形的三个顶点，x为环境最高温度、平均进水温度或环境最低温度的隶属度值；
18、环境最大ph值或环境最小ph值的隶属度函数为高斯函数，通式为：
19、
20、其中，d为高斯分布中心，ε为标准差，y为环境最大ph值或环境最小ph值的隶属度值。
21、进一步的，填料种类模糊规则库的构建方法如下：
22、确定输入变量，将输入变量定义为平均进水温度、环境最高温度、环境最低温度、环境最大ph值和环境最小ph值；
23、确定输出变量，根据填料的特性，确定需要选择的填料种类；
24、对每个输入变量定义模糊集合，对每个模糊集合选择合适的隶属度函数，利用隶属度函数对输入变量进行模糊化，得到模糊输入变量；
25、获取填料的特性数据，基于填料特性与环境条件的关系，制定模糊输入变量与模糊输出变量的规则，形成填料种类模糊规则；
26、根据优先级将填料种类模糊规则排序，生成填料种类模糊规则库；
27、验证与优化填料种类模糊规则库，使用多个测试输入集，验证填料种类模糊规则库是否能够输出符合预期的填料种类，根据测试结果，调整填料种类模糊规则中的条件或隶属度范围，得到优化后的填料种类模糊规则库。
28、进一步的，基于所述第一组分配方和第二应用环境条件，采用有限元分析模型确定所述复合涂层的厚度，包括：
29、获取所述复合涂层的第一组分配方数据和第二应用环境条件数据；
30、根据所述第一组分配方数据和第二应用环境条件数据计算所述复合涂层的等效物理特性信息；
31、构建涂层厚度有限元分析模型；
32、将所述等效物理特性信息输入到所述涂层厚度有限元分析模型中，输出所述复合涂层的最佳厚度；
33、所述第二应用环境条件数据，包括，换热铜管的表面粗糙度、换热铜管的热膨胀系数、管内流体最大ph值或管内流体最小ph值中的一种或多种。
34、在本专利技术中，管内流体最大ph值和管内流体最小ph值与第一应用环境条件数据中的环境最大ph值和环境最小ph值不同，管内流体最大ph值和管内流体最小ph值具体指的是在换热铜管内流动的流体的ph值的最大值和最小值；环境最大ph值和环境最小ph值指的是换热铜管应用的场景中，换热铜管的外表面接触的空气、其他液体的ph值的最大值和最小值；第一应用环境数据主要指是换热铜管外表面的各项指标，第二应用环境数据主要指的是换热铜管自身以及换热铜管内部、内表面的各项指标。
35、进一步的，构建涂层厚度有限元分析模型，包括：
36、获取历史复合涂层的第一组分配方数据和历史第二应用环境条件数据；
37、根据历史第一组分配方数据和第二应用环境条件数据计算所述复合涂层的历史等效物理特性信息；
38、建立复合涂层的几何模型；
39、将计算得到的历史等效物理特性赋值给几何模型中的材料层；
40、对几何模型进行网格划分，选择合适的网格密度以确保模拟精度；
41、设置边界条件和载荷，根据第二应用环境条件设置几何模型的边界条件和载荷，输出涂层厚度有限元分析模型。
42、进一步的，消泡剂是磷酸三丁酯、聚醚类消泡剂或有机硅消泡剂中的一种或多种。
43、进一步的，流平剂是聚氨酯流平剂、有机硅流平剂或丙烯酸流平剂中的一种或多种。
44、本专利技术还提供了空气热源泵用换热铜管的复合涂层的制备方法，包括如下步骤：
45、根据第一组分配方，称量水性环氧树脂、填料、消泡剂、流平剂和双组份水性环氧树脂固化剂；
46、将水性环氧树脂、填料、消泡剂、流平剂和双组份水性环氧树脂固化剂加入水中搅拌均匀得到喷涂料；
47、将喷涂料喷涂在换热铜管表面；
48、干燥，得到复合涂层。
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【技术保护点】
1.空气热源泵用换热铜管的复合涂层，其特征在于，按照重量份数计算，所述复合涂层的材料组分，包括：水性环氧树脂10～20份、填料10～20份、消泡剂1～5份、流平剂1～5份和双组份水性环氧树脂固化剂3～10份；
2.根据权利要求1所述的空气热源泵用换热铜管的复合涂层，其特征在于，所述填料种类模糊规则库的构建方法如下：
3.根据权利要求1所述的空气热源泵用换热铜管的复合涂层，其特征在于，所述填料种类模糊规则，包括：如果进水温度为高温且环境最大pH值为碱性，则选择碳化硅；如果最低温度为极低温且环境最大pH值为酸性，则选择石墨烯；如果进水温度为高温且环境最小pH为强酸性，则选择球形石墨。
4.根据权利要求1所述的空气热源泵用换热铜管的复合涂层，其特征在于，所述基于所述第一组分配方和第二应用环境条件，采用有限元分析模型确定所述复合涂层的厚度，包括：
5.根据权利要求3所述的空气热源泵用换热铜管的复合涂层，其特征在于，所述构建涂层厚度有限元分析模型，包括：
6.根据权利要求1所述的空气热源泵用换热铜管的复合涂层，其特征在于，所述消泡
7.根据权利要求1所述的空气热源泵用换热铜管的复合涂层，其特征在于，所述流平剂是聚氨酯流平剂、有机硅流平剂或丙烯酸流平剂中的一种或多种。
8.根据权利要求1～7任意一项所述的空气热源泵用换热铜管的复合涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
9.根据权利要求8所述的空气热源泵用换热铜管的复合涂层的制备方法，其特征在于，所述将喷涂料喷涂在换热铜管表面采用的喷涂工艺，根据所述复合涂层的厚度，通过模糊逻辑系统确定。
10.根据权利要求8所述的空气热源泵用换热铜管的复合涂层的制备方法，其特征在于，所述干燥采用的干燥温度，根据所述喷涂工艺通过模糊逻辑系统确定。
...【技术特征摘要】
1.空气热源泵用换热铜管的复合涂层，其特征在于，按照重量份数计算，所述复合涂层的材料组分，包括：水性环氧树脂10～20份、填料10～20份、消泡剂1～5份、流平剂1～5份和双组份水性环氧树脂固化剂3～10份；
2.根据权利要求1所述的空气热源泵用换热铜管的复合涂层，其特征在于，所述填料种类模糊规则库的构建方法如下：
3.根据权利要求1所述的空气热源泵用换热铜管的复合涂层，其特征在于，所述填料种类模糊规则，包括：如果进水温度为高温且环境最大ph值为碱性，则选择碳化硅；如果最低温度为极低温且环境最大ph值为酸性，则选择石墨烯；如果进水温度为高温且环境最小ph为强酸性，则选择球形石墨。
4.根据权利要求1所述的空气热源泵用换热铜管的复合涂层，其特征在于，所述基于所述第一组分配方和第二应用环境条件，采用有限元分析模型确定所述复合涂层的厚度，包括：
5.根据权利要求3所述的空气热源...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈传来，柳红扣，姚怡龙，田利杰，葛会见，李辉，
申请(专利权)人：常州润来科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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