[發(fā)明專利]一種通過貼膜預(yù)結(jié)冰實現(xiàn)抑霜除霜的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110405918.4
• 申請日: 2021-04-15
• 公開（公告）號: CN113063242B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙玉剛;左自超;李哲;張曉東;顧恬;王東民;周瑞睿
• 申請（專利權(quán)）人: 上海理工大學(xué)
• 主分類號: F25B47/00
• 分類號: F25B47/00;F25D21/06
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 顧艷哲

本發(fā)明涉及一種通過貼膜預(yù)結(jié)冰實現(xiàn)抑霜除霜的方法，以防水薄膜為貼膜材料，在貼膜材料上加工出鏤空的微孔或溝槽陣列，將所述貼膜材料貼覆在待除霜部件的表面，低溫下在所述微孔或溝槽陣列內(nèi)形成冰滴，待全部冰滴形成后，揭下所述貼膜材料，所述待除霜部件的表面形成冰滴陣列。與現(xiàn)有的抑霜除霜技術(shù)相比，本發(fā)明主要具有以下優(yōu)點：第一，加工方法簡單易操作，成本低；第二，適用范圍廣，抑霜能力強，本發(fā)明適用于以銅、鋁或鋁合金為基底材料的各種類型的換熱器。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于抑霜除霜技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種通過貼膜預(yù)結(jié)冰實現(xiàn)抑霜的表面鍍覆加工方法。

背景技術(shù)

結(jié)霜現(xiàn)象普遍存在于自然界和工業(yè)領(lǐng)域，而霜層厚度的增加會給工業(yè)生產(chǎn)過程帶來嚴重的消極影響，特別是在空調(diào)熱泵、冷凍冷藏和航天航空等領(lǐng)域。為了解決這一問題，抑霜除霜技術(shù)方法被應(yīng)用于工業(yè)實踐中。

傳統(tǒng)上用于解決霜層堆積問題的技術(shù)手段主要包括以下三種類型：(1)系統(tǒng)控制的方法，如逆循環(huán)法，熱氣旁通法；(2)外場作用的方法，如外加電場或微波；(3)表面改性的方法，如超疏水表面或強吸水性涂層。上述抑霜除霜手段一般都有成本較高、除霜不徹底、易失效等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題而提供一種通過貼膜預(yù)結(jié)冰實現(xiàn)抑霜的表面鍍覆加工方法。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種通過貼膜預(yù)結(jié)冰實現(xiàn)抑霜除霜的方法，以防水薄膜為貼膜材料，在貼膜材料上加工出鏤空的微孔或溝槽陣列，將所述貼膜材料貼覆在待除霜部件的表面，低溫下在所述微孔或溝槽陣列內(nèi)形成冰滴，待全部冰滴形成后，揭下所述貼膜材料，所述待除霜部件的表面形成冰滴陣列。

進一步地，所述微孔為等直徑的圓孔，等間距設(shè)置。

進一步地，所述微孔的直徑為0.01～10mm，圓孔中心間距為0.02～10mm，若微孔過小，加工成本高，且脫模難度增加；若微孔過大或間距過小，則覆冰區(qū)比例增加，抑霜除霜效果降低；間距太大，相鄰冰滴之間可能出現(xiàn)新的結(jié)冰帶，干燥區(qū)無法維持，在上述尺寸下能達到較優(yōu)效果。

進一步地，采用機械切割或者激光切割的方法在所述貼膜材料上加工所述微孔或溝槽陣列。

進一步地，所述待除霜部件為金屬件，包括銅、鋁或鋁合金。

進一步地，所述待除霜部件表面先進行清洗預(yù)處理。

進一步地，所述清洗預(yù)處理具體方法為，將待除霜部件浸泡在丙酮溶液中并使用超聲波進行清洗，以祛除其表面的有機污染物。樣品的超聲波的清洗時長至少為10分鐘，丙酮溶液的溫度為室溫，超聲波清洗結(jié)束后要依次使用異丙醇和去離子水沖洗試樣表面，直至將殘余的丙酮溶液清除干凈，并用氮氣進行干燥。

進一步地，將貼覆有貼膜材料的待除霜部件放置在低溫平臺上，使表面暴露的微孔或溝槽區(qū)域冷凝結(jié)冰。

進一步地，所述低溫平臺的工作溫度設(shè)置為-2～-30℃。

進一步地，所述防水薄膜包括聚乙烯薄膜或聚氨酯薄膜。

本發(fā)明工作原理，在金屬表面進行有設(shè)計的預(yù)先結(jié)冰，從而控制冰滴干燥區(qū)的分布，阻斷冰橋的成型，阻止冰相的傳播，很大程度上降低霜層覆蓋率，達到抑霜的目的。由于冰的飽和蒸汽壓較低，所以冰滴附近的水蒸氣會被冰滴吸收，其周圍會長時間保持干燥，形成穩(wěn)定的干燥區(qū)，通過對冰滴尺寸和分布的調(diào)整，離散的預(yù)結(jié)冰滴和其頂部的霜晶是唯一的覆冰區(qū)域，而冰滴的間隙位置在后續(xù)階段始終保持干燥，能夠使整個表面大部分區(qū)域處于無霜狀態(tài)。同時，隨著冰滴的不斷長大和長高，除霜的難度也會降低。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

(1)冷凝結(jié)霜過程中，更大程度地降低霜層覆蓋率；