本發(fā)明涉及二氧化碳熱泵技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種耐高壓易導(dǎo)熱氣體冷卻器及其制備方法。

背景技術(shù)：

上世紀(jì)90年代初，挪威nth大學(xué)的lorentzen教授根據(jù)co2的特殊物性提出跨臨界co2循環(huán)，極大地推動(dòng)了co2系統(tǒng)在制冷領(lǐng)域的發(fā)展。在過去的十幾年中，國內(nèi)外許多研究機(jī)構(gòu)對(duì)跨臨界co2循環(huán)投入了大量的研究，成為制冷界的一個(gè)研究熱點(diǎn)。跨臨界co2系統(tǒng)在高壓側(cè)的較大溫度變化(約80—100℃)的放熱過程，非常適合用于熱水加熱，因此，對(duì)熱泵領(lǐng)域的研究最先開始于熱泵熱水器。

熱泵熱水器一般由壓縮機(jī)、氣體冷卻器、蒸發(fā)器、回?zé)崞鳌庖悍蛛x器、節(jié)流元件等組成。

運(yùn)用逆卡諾循環(huán)原理，二氧化碳通過壓縮機(jī)做工由氣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷馗邏旱某R界流體，氣體冷卻器內(nèi)與外循環(huán)工質(zhì)如水進(jìn)行熱量交換，超臨界二氧化碳放熱后變?yōu)榻R界流體，外循環(huán)水吸收工質(zhì)的熱量逐步升溫變成熱水。

在跨臨界二氧化碳熱泵熱水器中，二氧化碳循環(huán)中的氣體冷卻器處于壓縮機(jī)排氣側(cè)的高壓段，其放熱過程處于超臨界狀態(tài)，此時(shí)的壓力能達(dá)到100bar以上，而普通熱泵熱水器的最高壓力一般不超過40bar。如果將普通的換熱器用于氣體冷卻器，其換熱管不能承受如此高的壓力，管道的強(qiáng)度達(dá)不到要求，高壓下存在極大的安全隱患。因此需要設(shè)計(jì)一種超臨界條件下的二氧化碳換熱器，以滿足氣體冷卻器對(duì)換熱和承壓的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決上述問題，提供一種機(jī)械性能好，耐高壓、易導(dǎo)熱的氣體冷卻器及其制備方法。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題采用以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種耐高壓易導(dǎo)熱氣體冷卻器，所述氣體冷卻器由冷卻器本體，蒸鍍?cè)诶鋮s器本體內(nèi)壁的內(nèi)涂層組成。

所述冷卻器本體由以下重量份的原料組成：

碳0.12％-0.18％，鈷0.04％-0.08％，錳0.03％-0.06％，鈦0.02％-0.07％，硅0.04％-0.06％，鎳0.03％-0.06％，鎘0.03％-0.07％，鋅0.03％-0.05％，釩0.06％-0.08％，鉻0.01％-0.03％，余量為鐵；

優(yōu)選的，所述冷卻器本體由以下重量份的原料組成：

碳0.15％，鈷0.06％，錳0.04％，鈦0.05％，硅0.05％，鎳0.04％，鎘0.05％，鋅0.04％，釩0.07％，鉻0.02％，余量為鐵；

所述內(nèi)涂層為石墨烯涂層。

所述石墨烯涂層還包括以下重量份的原料：

氫0.2％-0.6％，氟0.1％-0.5％，氧0.4％-0.8％，氮1.5％-2.0％。

優(yōu)選的，所述石墨烯涂層還包括以下重量份的原料：

氫0.4％，氟0.3％，氧0.6％，氮1.8％。

所述內(nèi)涂層通過化學(xué)氣相沉積法蒸鍍?cè)谒隼鋮s器本體內(nèi)壁上。

所述冷卻器本體、內(nèi)涂層厚度比為(20～30):0.5。

優(yōu)選的，所述冷卻器本體、內(nèi)涂層厚度分別為25mm、0.5mm。

一種耐高壓易導(dǎo)熱氣體冷卻器制備方法，包括以下步驟：a.按照冷卻器本體各原料配比混合均勻，熔融成形制成平板狀面板；b.在平板狀面板一面上通過化學(xué)氣相沉積法蒸鍍蒸鍍內(nèi)涂層；c.蒸鍍結(jié)束后將平板狀面板成形并焊接得到所述氣體冷卻器。

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明通過在冷卻器本體中加入碳、鈷、錳等微量元素并控制各元素含量，顯著提高冷卻器本體的耐高壓、導(dǎo)熱性能，使得二氧化碳由氣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷馗邏旱某R界流體時(shí)，抵抗住高壓的沖擊并將熱量快速的傳遞出去，提高了氣體冷卻器的換熱效率；蒸鍍?cè)诶鋮s器本體內(nèi)壁的內(nèi)涂層選用石墨烯，創(chuàng)造出最大的有效散熱表面積，在這個(gè)表面上將熱量均勻的分布在二維平面上并被轉(zhuǎn)移至冷卻器本體，從而有效的將熱量轉(zhuǎn)移，保證換熱效率；同時(shí)石墨烯內(nèi)涂層能夠抵抗住瞬間的溫度聚變，具有很好的抗熱膨脹性能，消除了普通冷卻器難以承受溫度突變的不足；將石墨烯內(nèi)涂層通過化學(xué)氣相沉積法蒸鍍?cè)谒隼鋮s器本體內(nèi)壁上，得到的氣體冷卻器結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，厚度易于控制，雜質(zhì)少；本發(fā)明制得的氣體冷卻器使用壽命長(zhǎng)，耐高壓、導(dǎo)熱性能好，適宜大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

實(shí)施例1

一種耐高壓易導(dǎo)熱氣體冷卻器，所述氣體冷卻器由冷卻器本體，蒸鍍?cè)诶鋮s器本體內(nèi)壁的內(nèi)涂層組成。

所述冷卻器本體由以下重量份的原料組成：

碳0.12％，鈷0.04％，錳0.03％，鈦0.02％，硅0.04％，鎳0.03％，鎘0.03％，鋅0.03％，釩0.06％，鉻0.01％，余量為鐵；

所述內(nèi)涂層為石墨烯涂層。

所述石墨烯涂層還包括以下重量份的原料：

氫0.2％，氟0.1％，氧0.4％，氮1.5％。

所述內(nèi)涂層通過化學(xué)氣相沉積法蒸鍍?cè)谒隼鋮s器本體內(nèi)壁上。

所述冷卻器本體、內(nèi)涂層厚度比為(20～30):0.5。

一種耐高壓易導(dǎo)熱氣體冷卻器制備方法，包括以下步驟：a.按照冷卻器本體各原料配比混合均勻，熔融成形制成平板狀面板；b.在平板狀面板一面上通過化學(xué)氣相沉積法蒸鍍蒸鍍內(nèi)涂層；c.蒸鍍結(jié)束后將平板狀面板成形并焊接得到所述氣體冷卻器。

實(shí)施例2

一種耐高壓易導(dǎo)熱氣體冷卻器，所述氣體冷卻器由冷卻器本體，蒸鍍?cè)诶鋮s器本體內(nèi)壁的內(nèi)涂層組成。

所述冷卻器本體由以下重量份的原料組成：

碳0.15％，鈷0.06％，錳0.04％，鈦0.05％，硅0.05％，鎳0.04％，鎘0.05％，鋅0.04％，釩0.07％，鉻0.02％，余量為鐵；

所述內(nèi)涂層為石墨烯涂層。

所述石墨烯涂層還包括以下重量份的原料：

氫0.2％，氟0.1％，氧0.4％，氮1.5％。

所述內(nèi)涂層通過化學(xué)氣相沉積法蒸鍍?cè)谒隼鋮s器本體內(nèi)壁上。

所述冷卻器本體、內(nèi)涂層厚度比為(20～30):0.5。

一種耐高壓易導(dǎo)熱氣體冷卻器制備方法，包括以下步驟：a.按照冷卻器本體各原料配比混合均勻，熔融成形制成平板狀面板；b.在平板狀面板一面上通過化學(xué)氣相沉積法蒸鍍蒸鍍內(nèi)涂層；c.蒸鍍結(jié)束后將平板狀面板成形并焊接得到所述氣體冷卻器。

實(shí)施例3

一種耐高壓易導(dǎo)熱氣體冷卻器，所述氣體冷卻器由冷卻器本體，蒸鍍?cè)诶鋮s器本體內(nèi)壁的內(nèi)涂層組成。

所述冷卻器本體由以下重量份的原料組成：

碳0.18％，鈷0.08％，錳0.06％，鈦0.07％，硅0.06％，鎳0.06％，鎘0.07％，鋅0.05％，釩0.08％，鉻0.03％，余量為鐵；

所述內(nèi)涂層為石墨烯涂層。

所述石墨烯涂層還包括以下重量份的原料：

氫0.2％，氟0.1％，氧0.4％，氮1.5％。

所述內(nèi)涂層通過化學(xué)氣相沉積法蒸鍍?cè)谒隼鋮s器本體內(nèi)壁上。

所述冷卻器本體、內(nèi)涂層厚度比為(20～30):0.5。

一種耐高壓易導(dǎo)熱氣體冷卻器制備方法，包括以下步驟：a.按照冷卻器本體各原料配比混合均勻，熔融成形制成平板狀面板；b.在平板狀面板一面上通過化學(xué)氣相沉積法蒸鍍蒸鍍內(nèi)涂層；c.蒸鍍結(jié)束后將平板狀面板成形并焊接得到所述氣體冷卻器。

實(shí)施例4

一種耐高壓易導(dǎo)熱氣體冷卻器，所述氣體冷卻器由冷卻器本體，蒸鍍?cè)诶鋮s器本體內(nèi)壁的內(nèi)涂層組成。

所述冷卻器本體由以下重量份的原料組成：

碳0.15％，鈷0.06％，錳0.04％，鈦0.05％，硅0.05％，鎳0.04％，鎘0.05％，鋅0.04％，釩0.07％，鉻0.02％，余量為鐵；

所述內(nèi)涂層為石墨烯涂層。

所述石墨烯涂層還包括以下重量份的原料：

氫0.4％，氟0.3％，氧0.6％，氮1.8％。

所述內(nèi)涂層通過化學(xué)氣相沉積法蒸鍍?cè)谒隼鋮s器本體內(nèi)壁上。

所述冷卻器本體、內(nèi)涂層厚度比為(20～30):0.5。

一種耐高壓易導(dǎo)熱氣體冷卻器制備方法，包括以下步驟：a.按照冷卻器本體各原料配比混合均勻，熔融成形制成平板狀面板；b.在平板狀面板一面上通過化學(xué)氣相沉積法蒸鍍蒸鍍內(nèi)涂層；c.蒸鍍結(jié)束后將平板狀面板成形并焊接得到所述氣體冷卻器。

實(shí)施例5

一種耐高壓易導(dǎo)熱氣體冷卻器，所述氣體冷卻器由冷卻器本體，蒸鍍?cè)诶鋮s器本體內(nèi)壁的內(nèi)涂層組成。

所述冷卻器本體由以下重量份的原料組成：

碳0.15％，鈷0.06％，錳0.04％，鈦0.05％，硅0.05％，鎳0.04％，鎘0.05％，鋅0.04％，釩0.07％，鉻0.02％，余量為鐵；

所述內(nèi)涂層為石墨烯涂層。

所述石墨烯涂層還包括以下重量份的原料：

氫0.6％，氟0.5％，氧0.8％，氮2.0％。

所述內(nèi)涂層通過化學(xué)氣相沉積法蒸鍍?cè)谒隼鋮s器本體內(nèi)壁上。

所述冷卻器本體、內(nèi)涂層厚度比為(20～30):0.5。

一種耐高壓易導(dǎo)熱氣體冷卻器制備方法，包括以下步驟：a.按照冷卻器本體各原料配比混合均勻，熔融成形制成平板狀面板；b.在平板狀面板一面上通過化學(xué)氣相沉積法蒸鍍蒸鍍內(nèi)涂層；c.蒸鍍結(jié)束后將平板狀面板成形并焊接得到所述氣體冷卻器。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的僅為本發(fā)明的優(yōu)選例，并不用來限制本發(fā)明，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。