换热面Ni-W-P-PTFE防垢镀层制备及性能研究

发布时间：2017-11-05 02:03

  本文关键词：换热面Ni-W-P-PTFE防垢镀层制备及性能研究

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【摘要】：热交换器作为工业中传热传质的重要设备,广泛应用于工业生产的许多领域。在工程应用中,热交换器表面普遍存在污垢沉积问题。污垢沉积降低了传热效率,使设备的运行效率和使用寿命明显下降,造成巨大的能源浪费及安全隐患。可见,换热表面污垢沉积已经成为换热领域亟待解决的重要问题。通过对热交换器表面进行改性处理,从而使换热面具有抗垢性能,最终降低污垢的沉积是解决污垢问题的一个重要研究方向。本文制备了不同PTFE含量的Ni-W-P-PTFE镀层,并开展了Ni-W-P-PTFE镀层抗垢性能研究。主要研究结果总结如下:(1)以Ni-W-P镀液为基础,通过改变镀液中PTFE乳液的浓度,制备出不同PTFE含量的Ni-W-P-PTFE镀层,并研究了工艺参数对Ni-W-P-PTFE镀层成分及沉积速度的影响。结果表明,随着镀液中PTFE含量的增加,镀层中PTFE含量呈先增加后减少的趋势,当PTFE乳液添加量为12ml/L时,镀层中PTFE含量达到最大值。镀层的沉积速度与镀液中PTFE含量呈反比关系。(2)采用环境扫描电子显微镜观察了镀层的表面形貌,使用能谱仪和X射线衍射仪分析了镀层成分分布状态和微观结构形态,并利用腐蚀失重法和动电位极化曲线法研究了镀层的耐腐蚀性能。结果表明,镀层中PTFE粒子的引入对镀层整体的表面形貌影响不大,且镀层中各元素成分分布均匀。镀层中PTFE粒子的加入使镀层呈现出晶态和非晶态的混合晶态,但不会明显的改变镀层原有的组织结构。此外,随着镀层中PTFE含量的增加,镀层的耐腐蚀性能降低。(3)采用显微维氏硬度计和MFT-4000多功能表面性能测试仪研究了Ni-W-P-PTFE镀层中PTFE含量对其机械性能的影响。结果表明,镀层中PTFE粒子的引入使镀层的硬度和弹性模量减小,镀层的摩擦系数随镀层中PTFE含量的增加明显降低,表现出较强的减摩性能。镀层的结合强度受镀层中PTFE粒子和镀液中表面活性剂两种因素共同影响。另外,镀层中PTFE含量对镀层粗糙度有一定的影响,但规律性尚不明显。(4)搭建快速生垢实验装置,研究了温度与镀层中PTFE含量对镀层抗垢性能的影响规律。探明了镀层表面粗糙度和表面自由能与镀层抗垢性能的相关性,并对镀层污垢沉积进行了预测分析。结果表明,Ni-W-P-PTFE镀层的抗垢性能明显优于低碳钢,随着镀层中PTFE含量的增加,镀层的抗垢性能提高。镀层的抗垢性能受镀层表面自由能的影响,而与表面粗糙度无关。利用灰色理论对镀层污垢沉积进行预测分析,能为热交换器表面确定污垢清洗周期提供理论基础。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK172

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 程延海;邹勇;程林;赵亮;朱真才;;表面改性对换热面抗垢性能的影响[J];工程热物理学报;2009年09期

2 徐志明,杨善让,郭淑青,赵贺,齐冰;电站锅炉污垢费用估算[J];中国电机工程学报;2004年02期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 程延海;改性换热表面污垢形成及凝结传热研究[D];山东大学;2009年

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本文编号：1142087