專利名稱：一種提高管式間接蒸發(fā)冷卻器熱濕交換效率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于空調(diào)制冷傳熱傳質(zhì)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提高管式間接蒸發(fā)冷卻器熱濕交換效率的方法。
背景技術(shù)：
間接蒸發(fā)冷卻器中一次空氣和二次空氣被換熱元件隔開(kāi)，在二次空氣側(cè)通過(guò)噴淋循環(huán)水在換熱壁面形成一層水膜，二次空氣和水直接接觸進(jìn)行熱濕交換，水膜的溫度維持在二次空氣的濕球溫度，一次空氣通過(guò)換熱元件、水膜將熱量傳遞給二次空氣，實(shí)現(xiàn)降溫的目的。在此過(guò)程中二次空氣側(cè)換熱壁面的親水性是影響間接蒸發(fā)冷卻器換熱效率的重要因
-Ζ, ο目前間接蒸發(fā)冷卻器換熱壁面材料較常見(jiàn)的是金屬鋁箔，金屬鋁箔壁面是非親水性表面，水在壁面的分布不均勻，容易出現(xiàn)干點(diǎn)，影響了間接蒸發(fā)冷卻器的二次空氣側(cè)的熱濕交換效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種提高管式間接蒸發(fā)冷卻器熱濕交換效率的方法，通過(guò)改善換熱管表面的親水性能，增強(qiáng)管式間接蒸發(fā)冷卻器二次空氣側(cè)熱濕交換效率，提高間接蒸發(fā)冷卻器的溫降效果。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種提高管式間接蒸發(fā)冷卻器熱濕交換效率的方法，管式間接蒸發(fā)冷卻器的換熱管采用金屬鋁箔材料，在換熱管外表面涂覆TiO2鍍膜或 TiO2涂層，將換熱管梅花形布置制成管式間接蒸發(fā)冷卻器，在管式間接蒸發(fā)冷卻器的箱體內(nèi)兩側(cè)設(shè)置紫光燈，并使紫光燈光在管式間接蒸發(fā)冷卻器運(yùn)行前或運(yùn)行中定時(shí)、間隔照射在換熱管上。本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，
在換熱管外表面涂覆T^2鍍膜，具體采用以下步驟
a.采用溶膠一凝膠法制備TW2溶膠
按體積比 Ti (OC4H9) 4 =EtOH =H2O =C6H15NO3 為 10 :35. 8 :0. 52 :4. 40，將鈦酸四丁酯溶于無(wú)水乙醇得到第一種溶液，將乙醇與水混合得到第二種溶液，將兩種溶液混合后，再加入三乙醇胺和SiO2, SW2的加入量為上述五種物質(zhì)總質(zhì)量的10°/Γ40%，磁力攪拌Ih后，80°C回流陳化10h，得到透明、穩(wěn)定的TiO2溶膠；
b.對(duì)金屬鋁箔表面進(jìn)行超聲清洗處理
將換熱管分別在體積比為H2O =NH4OH :H202=5 :1 :1和H2O =HCL :H202=5 :1:1的洗滌液中超聲清洗30min，接著用二次去離子水超聲漂洗30min，再用AR級(jí)無(wú)水乙醇超聲清洗30min， 然后放入烘箱中烘干備用；
c.制備TiO2薄膜
采用浸漬提拉法、旋轉(zhuǎn)涂膜法或噴射涂抹法，將步驟a制得的1102溶膠涂覆在步驟b處理后的換熱管金屬鋁箔外表面，使其均勻成膜。在換熱管外表面涂覆T^2涂層，具體采用以下步驟
a.對(duì)換熱管金屬鋁箔洗凈烘干，對(duì)其表面用酸和堿液清洗進(jìn)行除銹去油處理；
b.將表面處理后的換熱管金屬鋁箔進(jìn)行熱噴涂TiO2，在金屬鋁箔表面涂覆一層TW2 涂層，具體方法如下利用火焰噴槍在燃料氣體和氧氣混合燃燒下，混合流道中產(chǎn)生負(fù)壓的狀態(tài)下將火焰噴槍粉斗中的TW2粉末噴出進(jìn)入火焰，進(jìn)行熱熔化，將熱熔化的TiO2粉末噴射到金屬鋁箔表面上，熔融的液態(tài)TiO2粉末黏結(jié)在金屬鋁箔表面，冷卻后，TiO2粉末固化在金屬鋁箔表面，在金屬鋁箔表面上形成致密的TiA粉末涂層。本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)在于
(1)采用化學(xué)法溶膠一凝膠法制備金屬鋁箔TW2鍍膜或物理法熱噴涂制備金屬鋁箔 TiO2粉末涂層兩種管式間接蒸發(fā)冷卻器換熱管金屬鋁箔TW2膜的制備方法，工藝靈活，操作簡(jiǎn)單，適用于規(guī)?；a(chǎn)和單體生產(chǎn)；
(2)采用外表面鍍TiA膜(或噴涂TiA涂層)金屬鋁箔制成管式間接蒸發(fā)冷卻器換熱管，并采用紫外光間歇照射，使TiO2鍍膜或TiA涂層表面與水接觸角減少到5度下，甚至可達(dá)到ο度，使水滴完全漫潤(rùn)在TW2鍍膜或TiA涂層表面，實(shí)現(xiàn)管式間接蒸發(fā)冷卻器換熱管表面超親水性，提高效率，實(shí)現(xiàn)管式間接蒸發(fā)冷卻器節(jié)能、節(jié)水的效果；
(3)光催化TiA鍍膜或TiA涂層在紫外光的照射下產(chǎn)生強(qiáng)氧化分解作用，可以處理二次空氣中的有害氣體和污水中的有害物質(zhì)等，使管式間接蒸發(fā)冷卻器自身具有殺菌、消毒等功能，改善了管式間接蒸發(fā)冷卻器水系統(tǒng)的水質(zhì)。


圖1為管式間接蒸發(fā)冷卻器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明方法處理后的換熱管結(jié)構(gòu)示意圖3為本發(fā)明方法采用在管式間接蒸發(fā)冷卻器箱體內(nèi)壁設(shè)置紫光燈的位置示意圖。圖中，1.布水器，2.換熱管，3.循環(huán)泵，4. TiO2涂層，5.紫光燈。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式

對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。管式間接蒸發(fā)冷卻器的基本機(jī)構(gòu)如圖1所示，管式間接蒸發(fā)冷卻器主要由換熱管 2、布水器1、循環(huán)水泵3構(gòu)成。換熱管2的管形為光滑圓管或光滑橢圓管，布水器1在管式間接蒸發(fā)冷卻器二次側(cè)進(jìn)行噴淋循環(huán)水。本發(fā)明方法，管式間接蒸發(fā)冷卻器的換熱管采用金屬鋁箔材料，在換熱管外表面涂覆TiO2鍍膜或TW2涂層，將換熱管梅花形布置制成管式間接蒸發(fā)冷卻器，在管式間接蒸發(fā)冷卻器的箱體內(nèi)兩側(cè)設(shè)置紫光燈，并使紫光燈光在管式間接蒸發(fā)冷卻器運(yùn)行前或運(yùn)行中定時(shí)、間隔照射在換熱管上。二次空氣與換熱管2壁面水膜進(jìn)行熱濕交換，一次空氣通過(guò)換熱管2壁面、水膜將熱量傳遞給二次空氣，實(shí)現(xiàn)降溫的目的。本發(fā)明的方法，為了強(qiáng)化傳熱傳質(zhì)，采用外表面TiA鍍膜或TiA涂層金屬鋁箔制成間接蒸發(fā)冷卻器換熱管，并采用紫外光間歇照射，TiO2鍍膜或TiA涂層表面與水接觸角減少到5度下，甚至可達(dá)到ο度，使水滴完全漫潤(rùn)在TiA鍍膜或TiA涂層表面，實(shí)現(xiàn)管式間接蒸發(fā)冷卻器換熱管表面超親水性，提高管式間接蒸發(fā)冷卻器效率。此外，光催化TiO2鍍膜或TW2涂層在紫外光的照射下產(chǎn)生強(qiáng)氧化分解作用，可以處理二次空氣中的有害氣體和污水中的有害物質(zhì)，使管式間接蒸發(fā)冷卻器自身具有殺菌、消毒的功能。通常情況下，金屬鋁箔TiA鍍膜或TiA涂層表面與水有較大的接觸角，在未進(jìn)行紫外光照射時(shí)，接觸角為72士 1°，而經(jīng)紫外光照射后，接觸角減少到5。下，甚至為0士 1°。 TiO2鍍膜或TW2涂層表面的超親水性是其在紫外光照射下表面結(jié)構(gòu)的變化。在紫外光照射條件下，TiO2價(jià)帶電子被激發(fā)到導(dǎo)帶，在表面生成電子空穴對(duì)，電子與Ti+4反應(yīng)，空穴則與表面橋氧反應(yīng)，使表面氧虛空，從而近處的Ti+4轉(zhuǎn)向Ti+3，IT3適于游離水吸附。此時(shí)，空氣中的水解離子吸附在氧空位中，成為化學(xué)吸附水(表面羥基)，化學(xué)吸附水可進(jìn)一步吸附空氣中的水分，形成物理水吸附層，即在Ti+3缺陷周圍形成了高度親水的微區(qū)，而表面剩余區(qū)域仍保持疏水性，這樣在TiO2鍍膜或TiO2涂層表面構(gòu)成了分布均勻的納米尺寸分離的親水微區(qū)，類似于二維的毛細(xì)管現(xiàn)象。由于水滴尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于親水區(qū)的面積，故宏觀上打02表面表現(xiàn)出親水特性，滴下的水被親水微區(qū)所吸附，從而浸潤(rùn)表面；停止紫外光照射，化學(xué)吸附的羥基被空氣中的氧取代，重新回到疏水狀態(tài)，在停止光照后，其表面超親水性可維持一段時(shí)間，隨后慢慢恢復(fù)到通常狀態(tài)，再采用紫外光照，又表現(xiàn)為超親水性，可采用間歇紫外光照射就可使表面始終保持超親水狀態(tài)。本發(fā)明方法中提供了一種在換熱管外表面涂覆TiO2鍍膜的方法，具體采用以下步驟
a.采用溶膠一凝膠法制備TW2溶膠
按體積比Ti (OC4H9)4 (鈦酸四丁酯)疋tOH (乙醇):H20 (ZjC) = C6H15NO3 (三乙醇胺)為10 35. 8 0. 52 4. 40，將鈦酸四丁酯溶于無(wú)水乙醇得到第一種溶液，將分散劑乙醇與水混合得到第二種溶液，將兩種溶液混合后，再加入緩凝劑三乙醇胺和SiO2, SiO2的加入量為以上五種物質(zhì)總質(zhì)量的10% 40%，磁力攪拌Ih后，80°C回流陳化10h，得到透明、穩(wěn)定的TiA溶膠；
b.對(duì)金屬鋁箔表面進(jìn)行超聲清洗處理
將換熱管分別在體積比為H2O =NH4OH :H202=5 :1 :1和H2O =HCL :H202=5 :1:1的洗滌液中超聲清洗30min，接著用二次去離子水超聲漂洗30min，再用AR級(jí)無(wú)水乙醇超聲清洗30min， 然后放入烘箱中烘干備用；
c.制備TiO2薄膜
采用浸漬提拉法、旋轉(zhuǎn)涂膜法或噴射涂抹法，將步驟a制得的1102溶膠涂覆在步驟b處理后的換熱管金屬鋁箔外表面，使其均勻成膜。溶膠一凝膠方法具有純度高、均勻性強(qiáng)、合成溫度低、反應(yīng)條件易于控制等優(yōu)點(diǎn)， 特別是制備工藝過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，無(wú)需特殊貴重的儀器。加入乙醇作為分散劑，由于反應(yīng)物鈦酸丁酯粘度較大，故加入一定比例的乙醇溶液起分散作用。加入適量親水性的SiO2于TiA中，在提高TiO2表面親水性的同時(shí)，還可以延長(zhǎng)其超親水性的持續(xù)時(shí)間，這是由于受紫外光照射后TW2的價(jià)帶電子被激發(fā)到導(dǎo)帶生成氧缺陷，引入的SiA能更好地縛住這些電子使其不容易發(fā)生耦合，因此能達(dá)到加強(qiáng)親水性，延長(zhǎng)親水持續(xù)時(shí)間的效果。一般TiO2表面停止光照數(shù)小時(shí)后親水性能變差。添加3102后，一個(gè)月以上接觸角可維持在10°c以下，與其他無(wú)機(jī)氧化物相比，SiO2表面吸附的水形成與硅元素相對(duì)稱的表面羥基團(tuán)，因此具有最大穩(wěn)定性。加入三乙醇胺作為緩凝劑，由于反應(yīng)物鈦酸丁酯水解速度極快，故加入一定量的三乙醇胺作為緩凝劑延緩其水解速度，防止局部沉淀而形成團(tuán)聚體。本發(fā)明方法中提供了一種在換熱管外表面涂覆TiO2涂層的方法，具體采用以下步驟
a.對(duì)換熱管金屬鋁箔洗凈烘干，對(duì)其表面用酸和堿液清洗進(jìn)行除銹去油處理；
b.將表面處理后的換熱管金屬鋁箔進(jìn)行熱噴涂TiO2，在金屬鋁箔表面涂覆一層TW2 涂層，具體方法如下利用火焰噴槍在燃料氣體和氧氣混合燃燒下，混合流道中產(chǎn)生負(fù)壓的狀態(tài)下將火焰噴槍粉斗中的TW2粉末噴出進(jìn)入火焰，進(jìn)行熱熔化，將熱熔化的TiO2粉末噴射到金屬鋁箔表面上，熔融的液態(tài)TiO2粉末黏結(jié)在金屬鋁箔表面，冷卻后，TiO2粉末固化在金屬鋁箔表面，在金屬鋁箔表面上形成致密的TW2粉末涂層。實(shí)施例1
采用金屬鋁箔材料，在換熱管外表面涂覆T^2鍍膜，具體采用以下步驟
a.采用溶膠一凝膠法制備TW2溶膠
按體積比 Ti (OC4H9) 4 =EtOH =H2O =C6H15NO3 為 10 :35. 8 :0. 52 :4. 40，將鈦酸四丁酯溶于無(wú)水乙醇得到第一種溶液，將乙醇與水混合得到第二種溶液，將兩種溶液混合后，再加入三乙醇胺和SiO2, SW2的加入量為上述五種物質(zhì)總質(zhì)量的10%，磁力攪拌Ih后，80°C回流陳化 10h，得到透明、穩(wěn)定的TiO2溶膠；
b.對(duì)金屬鋁箔表面進(jìn)行超聲清洗處理
將換熱管分別在體積比為H2O =NH4OH :H202=5 :1 :1和H2O =HCL :H202=5 :1:1的洗滌液中超聲清洗30min，接著用二次去離子水超聲漂洗30min，再用AR級(jí)無(wú)水乙醇超聲清洗30min， 然后放入烘箱中烘干備用；
c.制備TiO2薄膜
采用浸漬提拉法將步驟a制得的TW2溶膠涂覆在步驟b處理后的換熱管金屬鋁箔外表面，使其均勻成膜。實(shí)施例2
采用金屬鋁箔材料，在換熱管外表面涂覆T^2鍍膜，具體采用以下步驟
a.采用溶膠一凝膠法制備TW2溶膠
按體積比 Ti (OC4H9) 4 =EtOH =H2O =C6H15NO3 為 10 :35. 8 :0. 52 :4. 40，將鈦酸四丁酯溶于無(wú)水乙醇得到第一種溶液，將乙醇與水混合得到第二種溶液，將兩種溶液混合后，再加入三乙醇胺和SiO2, SW2的加入量為上述五種物質(zhì)總質(zhì)量的40%，磁力攪拌Ih后，80°C回流陳化 10h，得到透明、穩(wěn)定的TiO2溶膠；
b.對(duì)金屬鋁箔表面進(jìn)行超聲清洗處理
將換熱管分別在體積比為H2O =NH4OH :H202=5 :1 :1和H2O =HCL :H202=5 :1:1的洗滌液中超聲清洗30min，接著用二次去離子水超聲漂洗30min，再用AR級(jí)無(wú)水乙醇超聲清洗30min， 然后放入烘箱中烘干備用；
c.制備TiO2薄膜
采用旋轉(zhuǎn)涂膜法將步驟a制得的TW2溶膠涂覆在步驟b處理后的換熱管金屬鋁箔外表面，使其均勻成膜。
實(shí)施例3
采用金屬鋁箔材料，在換熱管外表面涂覆T^2鍍膜，具體采用以下步驟
a.采用溶膠一凝膠法制備TW2溶膠
按體積比 Ti (OC4H9) 4 =EtOH =H2O =C6H15NO3 為 10 :35. 8 :0. 52 :4. 40，將鈦酸四丁酯溶于無(wú)水乙醇得到第一種溶液，將乙醇與水混合得到第二種溶液，將兩種溶液混合后，再加入三乙醇胺和SiO2, SW2的加入量為上述五種物質(zhì)總質(zhì)量的20%，磁力攪拌Ih后，80°C回流陳化 10h，得到透明、穩(wěn)定的TiO2溶膠；
b.對(duì)金屬鋁箔表面進(jìn)行超聲清洗處理
將換熱管分別在體積比為H2O =NH4OH :H202=5 :1 :1和H2O =HCL :H202=5 :1:1的洗滌液中超聲清洗30min，接著用二次去離子水超聲漂洗30min，再用AR級(jí)無(wú)水乙醇超聲清洗30min， 然后放入烘箱中烘干備用；
c.制備TiO2薄膜
采用噴射涂抹法，將步驟a制得的TW2溶膠涂覆在步驟b處理后的換熱管金屬鋁箔外表面，使其均勻成膜。實(shí)施例4
采用金屬鋁箔材料，在換熱管外表面涂覆T^2涂層，具體采用以下步驟
a.對(duì)換熱管金屬鋁箔洗凈烘干，對(duì)其表面用酸和堿液清洗進(jìn)行除銹去油處理；
b.將表面處理后的換熱管金屬鋁箔進(jìn)行熱噴涂TiO2，在金屬鋁箔表面涂覆一層TW2 涂層，具體方法如下利用火焰噴槍在燃料氣體和氧氣混合燃燒下，混合流道中產(chǎn)生負(fù)壓的狀態(tài)下將火焰噴槍粉斗中的TW2粉末噴出進(jìn)入火焰，進(jìn)行熱熔化，將熱熔化的TiO2粉末噴射到金屬鋁箔表面上，熔融的液態(tài)TiO2粉末黏結(jié)在金屬鋁箔表面，冷卻后，TiO2粉末固化在金屬鋁箔表面，在金屬鋁箔表面上形成致密的TiA粉末涂層。將上面實(shí)施例處理好的金屬鋁箔制備成換熱管，并使涂有TiA膜面朝外，結(jié)構(gòu)如圖2所示。將換熱管梅花形布置制成管式間接蒸發(fā)冷卻器；在管式間接蒸發(fā)冷卻器箱體內(nèi)兩側(cè)設(shè)置紫光燈，在管式間接蒸發(fā)冷卻器運(yùn)行前或運(yùn)行中定時(shí)間隔照射，安裝紫光燈后的示意圖如圖3所示。本發(fā)明通過(guò)對(duì)管式間接蒸發(fā)冷卻器換熱管金屬鋁箔表面進(jìn)行T^2鍍膜或涂層處理，改變換熱管的表面熱功能特性，并通過(guò)紫光燈間歇照射，實(shí)現(xiàn)換熱管鋁箔表面的超親水性，從而使換熱管外便面形成均勻的薄的水膜，進(jìn)而提高水在換熱管上的蒸發(fā)效率，實(shí)現(xiàn)間接蒸發(fā)冷卻器高效、節(jié)能、節(jié)水的效果。
權(quán)利要求
1.一種提高管式間接蒸發(fā)冷卻器熱濕交換效率的方法，其特征是，管式間接蒸發(fā)冷卻器的換熱管采用金屬鋁箔材料，在換熱管外表面涂覆TW2鍍膜或TiA涂層，將換熱管梅花形布置制成管式間接蒸發(fā)冷卻器，在管式間接蒸發(fā)冷卻器的箱體內(nèi)兩側(cè)設(shè)置紫光燈，并使紫光燈光在管式間接蒸發(fā)冷卻器運(yùn)行前或運(yùn)行中定時(shí)、間隔照射在換熱管上。
2.按照權(quán)利要求ι所述的方法，其特征是，所述在換熱管外表面涂覆T^2鍍膜，具體采用以下步驟a.采用溶膠一凝膠法制備TiA溶膠按體積比 Ti (OC4H9) 4 =EtOH =H2O =C6H15NO3 為 10 :35. 8 :0. 52 :4. 40，將鈦酸四丁酯溶于無(wú)水乙醇得到第一種溶液，將乙醇與水混合得到第二種溶液，將兩種溶液混合后，再加入三乙醇胺和SiO2, SW2的加入量為上述五種物質(zhì)總質(zhì)量的10°/Γ40%，磁力攪拌Ih后，80°C回流陳化10h，得到透明、穩(wěn)定的TiO2溶膠；b.對(duì)金屬鋁箔表面進(jìn)行超聲清洗處理將換熱管分別在體積比為H2O =NH4OH :H202=5 :1 :1和H2O =HCL :H202=5 :1:1的洗滌液中超聲清洗30min，接著用二次去離子水超聲漂洗30min，再用AR級(jí)無(wú)水乙醇超聲清洗30min， 然后放入烘箱中烘干備用；c.制備TiO2薄膜采用浸漬提拉法、旋轉(zhuǎn)涂膜法或噴射涂抹法，將步驟a制得的1102溶膠涂覆在步驟b處理后的換熱管金屬鋁箔外表面，使其均勻成膜。
3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述在換熱管外表面涂覆TiO2涂層，具體采用以下步驟a.對(duì)換熱管金屬鋁箔洗凈烘干，對(duì)其表面用酸和堿液清洗進(jìn)行除銹去油處理；b.將表面處理后的換熱管金屬鋁箔進(jìn)行熱噴涂TiO2，在金屬鋁箔表面涂覆一層TW2 涂層，具體方法如下利用火焰噴槍在燃料氣體和氧氣混合燃燒下，混合流道中產(chǎn)生負(fù)壓的狀態(tài)下將火焰噴槍粉斗中的TW2粉末噴出進(jìn)入火焰，進(jìn)行熱熔化，將熱熔化的TW2粉末噴射到金屬鋁箔表面上，熔融的液態(tài)TiO2粉末黏結(jié)在金屬鋁箔表面，冷卻后，TiO2粉末固化在金屬鋁箔表面，在金屬鋁箔表面上形成致密的TW2粉末涂層。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種提高管式間接蒸發(fā)冷卻器熱濕交換效率的方法，管式間接蒸發(fā)冷卻器的換熱管采用金屬鋁箔材料，在換熱管外表面涂覆TiO2鍍膜或TiO2涂層，將換熱管梅花形布置制成管式間接蒸發(fā)冷卻器，在管式間接蒸發(fā)冷卻器的箱體內(nèi)兩側(cè)設(shè)置紫光燈，并使紫光燈光在管式間接蒸發(fā)冷卻器運(yùn)行前或運(yùn)行中定時(shí)、間隔照射在換熱管上。本發(fā)明方法改善換熱管表面的親水性能，TiO2鍍膜或TiO2涂層表面與水接觸角減少到5度下，甚至可達(dá)到0度，使水滴完全漫潤(rùn)在TiO2鍍膜或TiO2涂層表面，實(shí)現(xiàn)管式間接蒸發(fā)冷卻器換熱管表面超親水性，從而使換熱管外便面形成均勻的薄的水膜，提高水在換熱管上的蒸發(fā)效率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)間接蒸發(fā)冷卻器高效、節(jié)能、節(jié)水的效果。
文檔編號(hào)B32B1/08GK102226665SQ20111012740
公開(kāi)日2011年10月26日 申請(qǐng)日期2011年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月17日
發(fā)明者夏青, 汪超, 黃翔 申請(qǐng)人:西安工程大學(xué)