[發明專利]一種多功率復合脈沖超聲波去除液滴的抑霜裝置及方法

在審

• 申請號: 202211611199.2
• 申請日: 2022-12-14
• 公開（公告）號: CN115854636A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 高鐵瑜;龔建英;吳馨;王宇濤;黃睿寧;靳龍
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F25D21/04
• 分類號: F25D21/04;F25D21/14;B05B17/06
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 房鑫

一種多功率復合脈沖超聲波去除液滴的抑霜裝置及方法，抑霜裝置包括超聲波發生器以及通過線纜與超聲波發生器相連的超聲波換能器，超聲波發生器產生電壓信號，超聲波換能器將電壓信號轉變為超聲機械振動信號，超聲波換能器通過變幅桿連接圓形振動板，通過變幅桿放大振幅后將機械振動傳至圓形振動板的表面；超聲波發生器輸出的超聲波功率可調，根據圓形振動板表面冷凝液滴的不同直徑調節超聲波功率，低功率超聲波利用超聲波的機械振動效應實現大液滴的定向移動，高功率超聲波利用超聲波的霧化效應實現小液滴的破碎霧化。本發明可以在不影響制冷系統穩定工作性能的基礎上，對結霜前期的冷凝液滴進行高效快速的去除，從根源上阻止霜晶生成。

技術領域

本發明屬于抑霜技術領域，涉及一種多功率復合脈沖超聲波去除液滴的抑霜裝置及方法。

背景技術

翅片管蒸發器表面結霜是空氣熱泵系統中不受歡迎但常見的現象，尤其是空調、冰箱、風扇等制冷系統。如果不及時清除蒸發器上的結霜，就會堵塞風道，減小換熱面積，氣流阻力急劇增加，使換熱效率急劇下降，甚至系統可能會崩潰。

因此，定期除霜是保證熱泵系統正常運行的必要程序。現有技術利用熱融霜的除霜方式存在能耗大、舒適感降低、商品質量下降等不足。因此，迫切需要一種低能耗且高效的方法來幫助防止結霜或減少蒸發器上的結霜，以保證正常的熱交換。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術中的問題，提供一種多功率復合脈沖超聲波去除液滴的抑霜裝置及方法，在不影響制冷系統穩定工作性能的基礎上，對結霜前期的冷凝液滴進行高效快速的去除，從根源上阻止霜晶生成。

為了實現上述目的，本發明有如下的技術方案：

一種多功率復合脈沖超聲波去除液滴的抑霜裝置，包括超聲波發生器以及通過線纜與超聲波發生器相連的超聲波換能器，超聲波發生器產生電壓信號，超聲波換能器將電壓信號轉變為超聲機械振動信號，所述超聲波換能器通過變幅桿連接圓形振動板，通過變幅桿放大振幅后將機械振動傳至圓形振動板的表面；所述超聲波發生器輸出的超聲波功率可調，根據圓形振動板表面冷凝液滴的不同直徑調節超聲波功率，低功率超聲波利用超聲波的機械振動效應實現大液滴的定向移動，高功率超聲波利用超聲波的霧化效應實現小液滴的破碎霧化。

優選的，所述超聲波發生器輸出的超聲波功率在1000W以內的范圍可調；所述低功率超聲波的功率不大于500W，所述高功率超聲波的功率范圍為500W～1000W；所述小液滴指的是直徑在1.2mm～3mm范圍內的液滴，大液滴指的是直徑范圍為3mm～6.5mm范圍內的液滴。

優選的，所述超聲波換能器為夾心式壓電換能器；所述圓形振動板為鋁板。

優選的，所述夾心式壓電換能器包括由螺栓沿縱向相連的前蓋板和后蓋板，以及固定在前蓋板和后蓋板之間的多層壓電陶瓷，前蓋板上方連接變幅桿。

優選的，所述夾心式壓電換能器放置在支架上，支架上具有與后蓋板尺寸匹配的凹槽。

優選的，所述夾心式壓電換能器與變幅桿以及圓形振動板工作在諧振狀態。

優選的，所述超聲波發生器進行周期性工作，每次開啟超聲波工作10s，再間歇10s。

一種基于所述多功率復合脈沖超聲波去除液滴的抑霜裝置的抑霜方法，包括以下步驟：

根據圓形振動板表面冷凝液滴的不同直徑對超聲波發生器輸出的超聲波功率進行調節，施加低功率超聲波，利用超聲波的機械振動效應在圓形振動板表面產生振幅梯度，使圓形振動板表面的大液滴前后接觸角在不同振幅的振動下產生不同的變化，使接觸角滯后減小以及受力不平衡，克服冷凝液滴的表面張力以及粘附力而進行定向移動，脫離圓形振動板表面；施加高功率超聲波，利用超聲波的霧化效應實現小液滴的破碎霧化，沉積在圓形振動板表面的霧化小液滴在超聲波熱效應作用下被蒸干。