翅片管换热器铝箔表面吸湿涂层研究

论文摘要

换热器广泛应用于冷冻、空调、空间采暖以及化学工程等领域。以翅片管换热器为例,在其翅片表面涂上吸湿涂层后,与同类型换热器相比,不仅能进行显热交换,也能进行潜热交换,因此,可提高其换热效率,应用于空调系统,能显著提高空调能效比,降低系统能耗。本文对翅片管换热器铝箔表面吸湿涂层进行了研究。本文首先采用静电喷涂工艺,以干燥剂硅胶粉和胶粘剂粉末涂料的混合物做喷涂料,将其喷涂到铝箔表面,经加热固化得吸湿涂层;然后采用浸渍方法,将含有吸湿涂层的铝箔浸渍到含氯化锂、氯化钙、氯化镁等吸湿性盐溶液中,以进一步改善涂层吸湿性能;系统探讨硅胶粉质量分数、浸渍盐浓度、浸渍温度和浸渍时间对翅片涂层性能的影响;采用扫描电子显微镜及其能谱（SEM-EDS）、比表面积孔隙分析等手段对改性吸湿涂层的组成、表面形态、孔结构进行表征;采用热失重（TG）评价改性吸湿涂层的热稳定性。实验发现,随着喷涂料中硅胶粉质量分数的增加,吸湿涂层吸湿性能增加,但是当硅胶粉质量分数过大时,形成的吸湿涂层易开裂,并影响硅胶颗粒在铝箔表面的分散性;浸渍吸湿性盐溶液后的改性吸湿涂层,能显著提高其吸湿量。SEM表征显示吸湿涂层能均匀地分散在铝箔表面,EDS分析显示出吸湿涂层各成分组成;孔隙分析显示,改性后吸湿涂层,平均孔径略有增大,孔容和比表面积略有减小;TG分析表明,吸湿涂层失重主要集中在较低温度段（30200℃）和较高温度段（300600℃）,前者与吸附剂脱附有关,后者与涂料热分解有关。静态、动态吸附测试结果显示,在较低温度、湿度,或在较高温度、湿度下,改性吸湿涂层的吸附性能与未改性相比,都有较大的改善。在铝箔表面吸湿涂层研究基础上制作的翅片管除湿换热器,应用于空调系统,测试结果显示出较好的空调系统能效比。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 引言
• 1.1 常见除湿方法及特点
• 1.1.1 冷却除湿
• 1.1.2 压缩除湿
• 1.1.3 吸收除湿
• 1.1.4 膜法除湿
• 1.1.5 吸附除湿
• 1.2 除湿换热器国内外研究进展
• 1.3 换热器铝箔表面亲水涂层
• 1.4 常用除湿材料的研究进展
• 1.4.1 吸湿性盐
• 1.4.2 分子筛
• 1.4.3 硅胶
• 1.4.4 复合吸附材料
• 1.5 除湿材料的发展趋势
• 1.6 本文研究目的
• 1.7 本文的主要研究内容
• 1.7.1 铝箔吸湿涂层喷涂工艺及其吸湿涂层的改性
• 1.7.2 吸湿涂层的结构表征
• 1.7.3 吸湿涂层的吸附性能测试
• 1.7.4 除湿换热器的初步试验研究
• 1.8 本文的创新点
• 第二章 翅片管换热器铝箔表面吸湿涂层的制备
• 2.1 翅片管除湿换热器的结构
• 2.2 干燥剂及涂覆工艺的选择
• 2.2.1 干燥剂的选择
• 2.2.2 涂覆工艺的选择
• 2.2.3 粉末静电喷涂的主要影响因素
• 2.2.4 其他原料
• 2.3 仪器和设备
• 2.4 吸湿涂层的制备
• 2.5 吸附性能的评价方法
• 2.5.1 静态吸附法
• 2.5.2 动态吸附法
• 2.6 硅胶粉的活化
• 2.7 吸湿涂层的制备条件对其吸湿性能的影响
• 2.7.1 硅胶质量分数的影响
• 2.7.2 浸渍条件
• 2.8 本章小结
• 第三章 改性吸湿涂层的结构和性能
• 3.1 测试方法与仪器
• 3.2 改性复合吸湿涂层的结构表征
• 3.2.1 扫描电镜（SEM）分析
• 3.2.2 X-射线能谱（EDS）分析
• 3.2.3 孔结构分析
• 3.2.4 热分析
• 3.3 改性吸湿涂层吸附性能
• 3.3.1 静态吸附曲线
• 3.3.2 恒温变湿动态吸附曲线
• 3.4 本章小结
• 第四章 除湿换热器性能初步研究
• 4.1 试验装置
• 4.1.1 空气预处理装置
• 4.1.2 除湿换热器
• 4.1.3 测试控制及数据采集系统
• 4.2 试验工况及试验结果
• 4.3 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 附件