[發明專利]一種便于冰、霜從換熱器表面脫離的方法及應用

無效

• 申請號: 201210002056.1
• 申請日: 2012-01-01
• 公開（公告）號: CN102628658A
• 公開（公告）日: 2012-08-08
• 發明（設計）人: 黃華
• 申請（專利權）人: 黃華
• 主分類號: F28F17/00
• 分類號: F28F17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明是一種便于冰、霜從換熱器表面脫離的方法及應用，適用于空調、熱泵制熱、制冰及制冰式海水淡化等系統的節能增效技術領域。?

背景技術

換熱器在熱源溫度低于0℃時，會出現結冰、結霜現象，這給空調、熱泵供熱系統帶來極大的麻煩，正常運轉能耗大幅增加，同時除冰化霜造成系統不能正常工作，能耗大增，使整個系統的綜合能效比大幅下降，甚至不能使用，冰貯冷式空調、水變冰潛熱式熱泵供熱等系統會因冰層過厚而能力降低和能耗增加。目前除冰、除霜的方法主要有熱能(電熱或熱泵反向供熱)除冰除霜法、機械自動除冰除霜法、人工機械除冰法。如中國專利申請號為200810219706.1公開了一種冰箱除霜控制系統，除霜溫度傳感器設于蒸發器上，所述蒸發器下設有接水盤；與控制器連接有一個與高溫熔斷器串聯的除霜加熱管；所述除霜加熱管設于蒸發器與接水盤之間；該冰箱除霜控制系統的化霜控制方法是當冰箱運行周期內監測冰箱冷凍室的溫度變化速率與壓縮機運行時間相結合來判斷蒸發器的霜層情況并進入除霜，冰箱除霜時，控制板控制除霜加熱管先加熱一定時問，然后以循環式加熱式工作，待蒸發器的霜層熔動后，霜層靠自身重力脫離蒸發器掉落到接水盤，直到蒸發器溫度在6℃左右退出除霜。中國專利申請號為02207678.6公開了一種易脫霜高效率的熱交換管，適用于各式冷媒質的輸送，該熱交換管包含一具有冷媒質流道的中空管體、多個片自該中空管體外表面相間隔地向外且向下傾斜呈輻射狀延伸長短不一的熱交換翼片；該熱交換翼片可增加熱交換面積而有效提升熱傳效率，同時降低冰霜的接觸面積，并可容易地除霜。?

這些方法各有其缺點，熱能除冰除霜法是用熱能融化冰霜來達到目的，但消耗大量的電能或熱能，常使系統得不償失而停用；機械自動除冰霜，雖然消耗少了些但結構復雜，因有運動部件，故障率高，可靠性低，給生產、生活帶來極大的不便；人工機械除冰除霜雖無能耗，但費時費力，操作極不便利，所以除冰除霜的問題極大的制約了空調、熱泵供熱的應用。此外，除冰除霜最重要的難點在于熱交換管化冰的過程是在管壁形成環狀閉合形的冰霜塊，包住了換熱管及因冰塊大而充滿換熱器的管間間隙而無法脫出。?

發明內容

本發明的目的在于針對上述的問題，提供了一種便于冰、霜從換熱器表面脫離的方法，適用于空調、熱泵制冷、制熱、制冰式海水淡化等系統的吸熱端換熱器的設計及制造。?

為了實現上述目的，本發明采用了以下技術解決方案：?

一種便于冰、霜從換熱器表面脫離的方法，是在換熱器的傳熱面上設有低導熱或絕熱材料的絕熱條，將換熱器與水(或含水、水蒸氣介質)接觸的傳熱面分割成若干塊非環狀、非閉合區域，由于絕熱材料的存在造成了傳熱面上傳熱極不均勻，絕熱材料熱阻大，在其上較無絕熱材料覆蓋的傳熱表面難于結冰結霜，從而阻止了換熱器傳熱表面上形成大塊的、連續、閉合環狀冰霜塊，這樣的冰霜塊非常方便脫離換熱器表面；并且將換熱器阻擋冰、霜塊遠動方向的傳熱面的切線方向與垂直方向的夾角的銳角設計作制成小于冰、霜塊對傳熱面的最大靜摩擦系數的反余切函數值。?

所述的絕熱條一般采用導熱性能很差的材料制成，例如塑料、石墨、玻璃纖維、石棉、硅酸鹽發泡體或它們之間的復合材料，塑料的種類較多，包括發泡的聚苯乙烯、聚胺酯、聚醚、聚氯乙烯等，要求比換熱器的材料的導熱系數相差越遠越好。?

如果因絕熱條與傳熱管表面可能有間隙而形成的薄冰(霜)層造成的冰(霜)塊不能脫離，因此要脫冰霜時，若重力或浮力不能將此薄冰霜層折斷，則只需用熱能將此薄冰霜層融斷即可?

為了使冰霜塊能在重力或浮力的作用下自動脫離換熱器，針對冰霜塊在重力或浮力的作用下形成的脫離方向，對換熱器的傳熱面及傾角的設計要求：?

a.冰(凝固物)的密度＜介質流體的密度時，冰(凝固物)脫離傳熱界面后，將向上運動，這時傳熱界面的切線方向與豎直方向的夾角的銳角θ應滿足最大靜摩擦系數μ＜cotθ的要求。?

(1)換熱器的傳熱面呈倒三角斜面時(圖)，冰(凝固物)在重力以及液體的浮力作用下，冰(凝固物)在冷卻表面，當冷卻表面的切線方向與豎直方向的夾角的銳角θ越來越小，冷卻表面的切線方向與豎直方向的夾角的銳角θ滿足最大靜摩擦系數μ＜cotθ的要求時，凝固物能自動向上滑動。?

(2)換熱器的傳熱面呈正三角斜面時，則無需遵循以上公式，冰(凝固物)脫離后自動向上滑動。?

b.冰(凝固物)的密度＞介質流體的密度時，冰(凝固物)脫離傳熱界面后，將向下運動，這時傳熱面的切線方向與豎直方向的夾角的銳角θ應滿足最大靜摩擦系數μ＜cotθ的要求。?