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塑料换热器国内外研究现状

时间:2019-03-08 17:04来源:毕业论文
六十年代以来,随着石油工业的发展,抗腐蚀性的工程塑料问世,为塑料换热器的研究,开辟了新的途径[8]。 1964年,美国杜邦公司首先研制了聚四氟乙烯的薄壁细管换热器,有管壳式和

六十年代以来,随着石油工业的发展,抗腐蚀性的工程塑料问世,为塑料换热器的研究,开辟了新的途径[8]。
1964年,美国杜邦公司首先研制了聚四氟乙烯的薄壁细管换热器,有管壳式和沉浸式两种结构[9],并取得因此取得巨大的收益[10]。到了1969年,欧美一些国家已经有了500多家工厂使用上千台氟塑料换热器[8],且发展的换热设备型式多样,有美国的涂层换热器,加拿大的板式换热器,日本的电热管和电热板[10]。在郑州工学院和锦西化工厂的合作之下,我国于1975年制造了氟塑料换热器[10],并从1978年开始,将氟塑料换热器成功地应用到化工生产的多个领域[11]。33637
随着技术的发展,美国杜邦公司又报道了“Q”系列的氟塑料换热器,它的换热能力相比于普通氟塑料换热器提高了一倍,在材料上,也不再局限于聚四氟乙烯PTFE[12],还有聚全氟乙烯FEP、聚偏二氟乙烯PVDF、乙烯三氟氯乙烯共聚物ECTFE等。法国和德国生产的氟塑料换热器,也在化工各个领域有应用[11]。在我国“十五”期间,由兰州天华化工机械自动化研究设计院研发的大型氟塑料-石墨板式换热器,通过中石化的技术鉴定,达到国际先进水平[13]。论文网
1969年,苏联开始研制聚烯烃材料的塑料换热器。七十年代初,联邦德国的J•Hapke等人研制出聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯三种材料的实验型换热器,都采用了薄壁细管的全塑列管换热器结构。北京化工学院于1976年制成了改性聚丙烯全塑列管换热器,在1982年5月开始研制聚丙烯薄壁细管换热器,先后制成了10台全塑薄壁细管换热器并于1985年4月,通过化学工业部设备总公司组织的技术鉴定[9]。在1984年,浙江工学院完成了聚丙烯塑料换热器的研制,并于当年通过鉴定交付生产[14]。 源`自*六)维[论*文'网www.lwfree.cn
2  材料
考虑到良好的耐腐蚀性能,可以尝试选用以下塑料作为换热器的材料进行研究:聚四氟乙烯PTFE(简称F-4)、聚三氟氯乙烯PCTFE、聚偏二氟乙烯PVDF[15]、聚全氟乙丙烯FEP(简称F-46)[8]、全氟烷氧基烷树脂PFA[15]、聚苯硫醚PPS、液晶聚合物LCP、聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚丁烯PB[9]、聚醚醚酮PEEK、聚醚酮PEK[16]等,其中氟塑料换热器和聚丙烯塑料换热器比较典型,相关研究较多。
所列举的这些塑料虽有耐腐蚀的能力,但热导率低,美国杜邦公司最早研制成氟塑料换热器,氟塑料的热导率仅0.18~0.24W/(m•K)[17],随着改性塑料的发展,塑料热导率有了几十、上百倍的提高[4]。我国有不少科研院所和生产企业开展研究,通过填充的方法提高塑料材料的热导率,部分具有代表性的成果有:高密度聚乙烯填充氮化硼热导率为0.96W/(m•K),氯化聚氯乙烯填充超微细石墨粉体热导率为2.11W/(m•K),聚丙烯填充膨胀石墨和碳纤维热导率为0.50W/(m•K),聚四氟乙烯填充胶体石墨热导率为1.2W/(m•K),尼龙66填充氧化镁颗粒热导率为1.9W/(m•K)[18],而国外的一些公司比如Pergrine公司和Polyone公司等的一些导热塑料的商业产品的导热系数已经达到了两位数的水平。
华北电力大学能源动力与机械工程学院的陈林等人[4]研究了用于气-水热交换过程的塑料翅片管换热器,发现对于一侧流体为气体的传热过程,由于主要热阻在气体侧,当材料的热导率达到15~20 W/(m•K)的阈值后,热导率对总传热系数的影响趋平,塑料换热器与金属换热器的换热性能差别小于10%,高于这个区域,提高导热系数对于增强传热作用很小,制约肋片管换热器换热能力的主要因素是管外对流换热的能力,此时想要通过提高热导率来增强换热几乎没有效果,必须降低总热阻中比例最大的管外对流换热热阻,这也是传热强化领域的基本观点[19]。但是,在导热系数小于这个阈值区域时,传热量随导热系数显著变化[20],必须警惕热导率偏小而导致的传热恶化,换热面积和体积随材料热导急剧变化,提高材料热导率可以显著提高换热性能、减小换热面积和换热器体积。 塑料换热器国内外研究现状:http://www.lwfree.cn/yanjiu/20190308/30840.html
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