具有耐腐蝕涂層的鋁制熱交換器的制造方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】具有耐腐蝕涂層的錯(cuò)制熱交換器
[oow] 發(fā)明背景
[0002] 本文所公開(kāi)的主題一般設(shè)及熱交換器，且更具體來(lái)說(shuō)設(shè)及耐腐蝕的侶制熱交換 器。
[0003] 熱交換器廣泛用于各種應(yīng)用，包括但不限于包括風(fēng)機(jī)盤(pán)管機(jī)組的加熱系統(tǒng)和冷卻 系統(tǒng)、用于各種工業(yè)工藝和化學(xué)工藝的加熱裝置和冷卻裝置、熱回收系統(tǒng)等，僅舉W上幾 例。許多用于將一種流體的熱量傳遞到另一種流體的熱交換器使用一個(gè)或多個(gè)管，一種流 體流過(guò)運(yùn)些管，同時(shí)第二流體在運(yùn)些管周?chē)鲃?dòng)。將流體中的一者的熱量通過(guò)管壁的傳導(dǎo) 傳遞到另一種流體。很多配置還使用了翅片，運(yùn)些翅片與管的外部熱傳導(dǎo)接觸W提供增大 的表面積，在該增大的表面積上，熱量可在流體之間傳遞；改進(jìn)流過(guò)熱交換器的第二流體的 熱傳遞特性；并且增強(qiáng)熱交換器的結(jié)構(gòu)剛性。運(yùn)樣的熱交換器包括微通道熱交換器和圓管 板翅片（RTP巧熱交換器。
[0004] 熱交換器管可由多種材料包括侶、銅及其合金制成。侶合金重量輕，具有相對(duì)高的 比強(qiáng)度和高的導(dǎo)熱性。由于運(yùn)些優(yōu)良的機(jī)械性質(zhì)，在商業(yè)應(yīng)用、工業(yè)應(yīng)用、住宅應(yīng)用、運(yùn)輸應(yīng) 用、制冷應(yīng)用和海上應(yīng)用中，在用于加熱系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的熱交換器中使用侶合金。然而， 侶合金熱交換器可能容易受腐蝕。在海上環(huán)境中或接近海上環(huán)境的應(yīng)用中，具體來(lái)說(shuō)，海水 或風(fēng)送的海水水霧產(chǎn)生侵蝕性的氯鹽環(huán)境，運(yùn)對(duì)于運(yùn)些熱交換器來(lái)說(shuō)是有害的。運(yùn)種氯鹽 環(huán)境會(huì)導(dǎo)致針焊接頭、翅片和制冷劑管迅速局部化并且大體腐蝕。運(yùn)些腐蝕模式包括電偶 腐蝕、裂隙腐蝕和點(diǎn)腐蝕。腐蝕損害了熱交換器傳遞熱量的能力，因?yàn)槌崞瑔适浣Y(jié)構(gòu)完整 性W及與制冷劑管的接觸并且腐蝕產(chǎn)物積聚在熱交換器外表面上，從而產(chǎn)生額外的熱阻層 并且增加氣流阻抗。腐蝕由于冷卻系統(tǒng)的管穿孔和失效，最終導(dǎo)致制冷劑的損失。因此，侶 合金熱交換器的腐蝕耐久性的改進(jìn)將被本領(lǐng)域很好地采納。 陽(yáng)〇化]已使用表面涂層來(lái)通過(guò)在環(huán)境中的鹽水與熱交換器的侶制組件之間施加物理屏 障來(lái)提供保護(hù)W防腐蝕。涂層類(lèi)型包括電鍛、浸潰涂布、噴涂和粉末涂布。然而，除了應(yīng)用 聚合物涂層的成本、時(shí)間和復(fù)雜性之外，常規(guī)的聚合物表面涂層可能還具有許多問(wèn)題，諸如 涂層覆蓋的厚度不充分或不均勻、針孔及其它間隙，W及在應(yīng)用涂層之前必須進(jìn)行侶制襯 底的廣泛的表面制備，W便在涂層與襯底之間提供充分結(jié)合。熱交換器的性質(zhì)展現(xiàn)出大而 頻繁的溫度變化，運(yùn)可能導(dǎo)致聚合物涂層發(fā)生分層和解散。此外，聚合物涂層產(chǎn)生對(duì)熱傳遞 具有抵抗性的層并且可導(dǎo)致熱交換器的效率的損失。金屬表面處理諸如TCP(由美國(guó)海軍 空戰(zhàn)中屯、航空部開(kāi)發(fā)的S價(jià)銘工藝）已用于制備用于聚合物涂層的隨后應(yīng)用的熱交換器 表面，如美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)2012/0183755Al中所描述；然而，運(yùn)樣的涂層仍具有上述問(wèn) 題。
[0006] 發(fā)明簡(jiǎn)述
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的一方面，熱傳遞系統(tǒng)包括熱傳遞流體循環(huán)回路。該熱傳遞系統(tǒng)包括 安置在熱傳遞流體循環(huán)回路中的熱交換器，該熱交換器包含侶合金外表面，該侶合金外表 面在其上具有由包含=價(jià)銘鹽和堿金屬六氣錯(cuò)酸鹽的組合物得到的頂表面涂層。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，產(chǎn)生熱傳遞系統(tǒng)的方法包括：使熱交換器的侶合金外表 面與包含=價(jià)銘鹽和堿金屬六氣錯(cuò)酸鹽的組合物接觸W便在侶合金表面上形成頂表面涂 層；W及將包含頂表面涂層的熱交換器裝配到熱傳遞流體循環(huán)回路中。
[0009] 附圖簡(jiǎn)述
[0010] 在說(shuō)明書(shū)結(jié)束時(shí)，在所附權(quán)利要求書(shū)中具體地指出并明確地要求被視為本發(fā)明的 主題。通過(guò)W下結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)說(shuō)明可W清楚地了解本發(fā)明的上述和其它特征W及優(yōu) 點(diǎn)，在附圖中：
[0011] 圖1描述了示例性熱傳遞系統(tǒng)的示意圖；
[0012] 圖2描述了示例性熱交換器的示意圖；
[001引圖3描述了另一個(gè)示例性熱交換器的示意圖；W及 [0014] 圖4描述了熱交換器的侶合金表面的截面圖的示意圖。 陽(yáng)〇1引發(fā)明詳述
[0016] 現(xiàn)在參照附圖，在圖1中W框圖的形式示出了具有熱傳遞流體循環(huán)回路的示例性 熱傳遞系統(tǒng)。如圖1所示，壓縮機(jī)10對(duì)處于其氣體狀態(tài)的熱傳遞流體加壓，運(yùn)既加熱了流 體又提供了使該流體在整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)的壓力。離開(kāi)壓縮機(jī)10的熱的加壓氣態(tài)熱傳遞流 體流過(guò)導(dǎo)管15到達(dá)冷凝器熱交換器20 (該冷凝器熱交換器充當(dāng)將熱傳遞流體的熱量傳遞 到周?chē)h(huán)境的熱交換器），從而導(dǎo)致熱的氣態(tài)熱傳遞流體冷凝為加壓的中等溫度的液體。離 開(kāi)冷凝器20的液態(tài)熱傳遞流體流過(guò)導(dǎo)管25到達(dá)膨脹閥30,在該膨脹閥處，壓力減小。離開(kāi) 膨脹閥30的壓力減小的液態(tài)熱傳遞流體流過(guò)導(dǎo)管35到達(dá)蒸發(fā)器熱交換器40,該蒸發(fā)器熱 交換器充當(dāng)從周?chē)h(huán)境吸收熱量并使熱傳遞流體沸騰的熱交換器。離開(kāi)蒸發(fā)器40的氣態(tài) 熱傳遞流體流過(guò)導(dǎo)管45到達(dá)壓縮機(jī)10,因而完成熱傳遞流體回路。該熱傳遞系統(tǒng)具有將來(lái) 自蒸發(fā)器40周?chē)沫h(huán)境的熱量傳遞到冷凝器20周?chē)沫h(huán)境的作用。熱傳遞流體的熱力學(xué) 性質(zhì)允許該流體在被壓縮時(shí)達(dá)到足夠高的溫度，W使得該溫度高于冷凝器20周?chē)沫h(huán)境 的溫度，從而使得能夠?qū)崃總鬟f到周?chē)h(huán)境。熱傳遞流體的熱力學(xué)性質(zhì)還必須在其膨脹 后壓力下具有某個(gè)沸點(diǎn)，所述沸點(diǎn)使得蒸發(fā)器40周?chē)沫h(huán)境能夠在某個(gè)溫度下提供熱量 W使液態(tài)熱傳遞流體蒸發(fā)。
[0017] 圖1所示的熱傳遞系統(tǒng)可用作空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中冷凝器熱交換器20的外部與周 圍外部環(huán)境中的空氣接觸并且蒸發(fā)器熱交換器40與將被調(diào)節(jié)的內(nèi)部環(huán)境中的空氣接觸。 另外，如本領(lǐng)域已知的，該系統(tǒng)還可使用標(biāo)準(zhǔn)多端口切換閥W熱累模式進(jìn)行操作，W使熱傳 遞流體的流動(dòng)方向W及冷凝器熱交換器和蒸發(fā)器熱交換器的功能反轉(zhuǎn)，即，處于冷卻模式 的冷凝器成為處于熱累模式的蒸發(fā)器并且處于冷卻模式的蒸發(fā)器成為處于熱累模式的冷 凝器。另外，雖然圖1所示的熱傳遞系統(tǒng)具有用于進(jìn)行高效的熱傳遞的蒸發(fā)階段和冷凝階 段，但也可W考慮其它類(lèi)型的熱傳遞流體回路，諸如并不設(shè)及相變的流體回路，例如，多回 路系統(tǒng)諸如商用制冷系統(tǒng)或空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中非相變回路將如圖1所示的蒸發(fā)/冷凝回 路中的熱交換器中的一者熱連接到周?chē)獠凯h(huán)境或連接到將被調(diào)節(jié)的內(nèi)部環(huán)境。不管熱傳 遞流體循環(huán)回路的具體配置如何，都可將熱交換器安置在潛在的腐蝕環(huán)境，諸如海上環(huán)境 或海岸環(huán)境中。
[0018] 可根據(jù)本文所述實(shí)施方案使用的一種類(lèi)型的示例性熱交換器為微通道熱交換器 或小通道熱交換器。運(yùn)些類(lèi)型的熱交換器的配置大體相同，主要區(qū)別在于基于熱傳遞管端 口的大小而相當(dāng)松散地應(yīng)用。為了方便起見(jiàn)，本文將運(yùn)種類(lèi)型的熱交換器稱(chēng)為微通道熱交 換器。如圖2所示，微通道熱交換器20包括第一歧管212,該第一歧管具有用于接納工作 流體諸如冷卻劑的入口 214和用于排出該工作流體的出口 216。將第一歧管212流體地連 接到多個(gè)管218中的每一個(gè)，運(yùn)些管在相對(duì)端上與第二歧管220各自流體地連接。使第二 歧管220與多個(gè)管222中的每一個(gè)流體地連接，運(yùn)些管使工作流體返回到第一歧管212W 通過(guò)出口 216排出。將分隔件223定位在第一歧管212內(nèi)W將第一歧管212的入口段與出 口段分隔開(kāi)。管218和222可包括用于輸送工作流體的通道諸如微通道。上述雙程工作流 體流動(dòng)配置為很多可能的設(shè)計(jì)安排中的僅一種?？赏ㄟ^(guò)將分隔件223、入口 214和出口 216 布置在第一歧管212和第二歧管220內(nèi)的特定位置