湿法纺丝制备PVDF换热毛细管及其性能研究

发布时间：2017-10-21 01:14

  本文关键词：湿法纺丝制备PVDF换热毛细管及其性能研究

  更多相关文章： 非溶剂致相分离法 换热毛细管 聚偏氟乙烯 传热系数

【摘要】：传统的换热器一般采用金属材质,如铜、铝、钛和不锈钢等。普通金属换热器存在易腐蚀和运输成本高等缺点；由于近几年来金属价格的上扬,很多学者选用低成本的铝合金材料并对其表面进行改性,虽然取得了一定的防腐效果,但寿命短,且传热性能降低,而稀贵金属材料价格昂贵,难以推广应用。针对以上问题,塑料换热器应运而生。塑料换热器具有化学稳定性好、耐腐蚀、热能损失小和成本低等优点,现在塑料换热器已广泛应用在化工、医药、食品、石油、冶金和半导体等行业。针对目前塑料换热器普遍存在传热系数低的问题,本文提出了基于毛细润湿机理的PVDF中空纤维换热毛细管。即采用非溶剂致相分离法制备具有多孔结构的PVDF中空纤维换热毛细管,利用换热毛细管壁中的非贯通孔在换热过程中,空气隙被水填充后,微孔中的水分受传热过程中管壁两侧温差而产生微循环强化传热,从而提高传热系数。制备了具有多孔结构的单层和复合PVDF换热毛细管,并测试了其传热性能,考察了其强化传热的机理。首先,本文采用非溶剂致相分离法制备了单层及复合PVDF换热毛细管,对换热毛细管的力学性能、内外表面接触角、气密性、孔隙率、表面结构、断面结构等方面进行表征,对换热管润湿前后的导热系数进行计算,采用水-水蒸气换热系统对换热管的传热系数进行了测试,考察了换热管表面微孑L对传热的促进机理。结果表明制备的单层PVDF换热毛细管润湿后,导热系数可显著提高其270%。润湿后非溶剂致相分离法制备的换热管的换热性能优于润湿前,单层PVDF换热毛细管润湿后传热系数提高了40%以上。由于单层换热管内外表面皮层均较为致密,水分进入换热管壁孔隙较困难,因此在单层PVDF换热毛细管的外层复合一层亲水层,去掉外层的致密皮层,同时增大换热管的孔隙率。对复合换热管的测试结果表明,复合换热管管壁润湿后,相比于熔融法制备的致密换热管,可显著提高其导热系数达140%,复合换热管的传热系数可提升约100%。相比于润湿的单层换热管导热系数可提升22%。润湿后复合PVDF换热管的换热性能优于单层PVDF换热管的换热性能。复合PVDF换热管润湿后传热系数与熔融法制备的致密换热管相比,传热系数可提高约80%。对PVDF换热毛细管,蒸汽走管程的传热系数高于蒸汽走壳程的传热系数。蒸汽走壳侧时,传热系数随装填率的增大呈现先增大后减小的趋势,传热系数会在装填率约15%时达到最大值。
【关键词】：非溶剂致相分离法 换热毛细管 聚偏氟乙烯 传热系数
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ340.643;TQ051.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-25
• 1.1 换热器概述9-12
• 1.1.1 换热器简介9-10
• 1.1.2 换热器的分类10-12
• 1.2 塑料换热器概述12-17
• 1.2.1 塑料换热器简介12-14
• 1.2.2 应用于塑料换热器的材料14-17
• 1.3 氟塑料换热器概述17-21
• 1.3.1 氟塑料换热器简介17-19
• 1.3.2 氟塑料换热器特点19-20
• 1.3.3 氟塑料换热器传热过程20-21
• 1.4 本课题的研究目的及意义21-22
• 1.5 本课题的研究内容22-25
• 第二章 PVDF换热毛细管的制备及表征方法25-33
• 2.1 实验材料与仪器25
• 2.2 PVDF换热毛细管的制备工艺25-26
• 2.3 PVDF换热毛细管的表征方法26-31
• 2.3.1 力学性能测试27
• 2.3.2 接触角测试27
• 2.3.3 孔隙率测试27-28
• 2.3.4 气密性测试28
• 2.3.5 形貌结构表征28-29
• 2.3.6 PVDF换热毛细管导热系数计算29
• 2.3.7 PVDF换热毛细管的传热系数测试方法29-31
• 2.4 本章小结31-33
• 第三章 PVDF换热毛细管的制备及性能33-47
• 3.1 PVDF换热毛细管的制备33-34
• 3.2 PVDF换热毛细管性能表征结果34-45
• 3.2.1 PVDF换热毛细管表面及断面形貌表征34-36
• 3.2.2 PVDF换热毛细管力学性能36-37
• 3.2.3 PVDF换热毛细管接触角37-38
• 3.2.4 PVDF换热毛细管气密性38-40
• 3.2.5 PVDF换热毛细管孔隙率40-41
• 3.2.6 PVDF换热毛细管导热系数41-42
• 3.2.7 PVDF换热毛细管的传热机理42-45
• 3.3 本章小结45-47
• 第四章 复合PVDF换热毛细管的制备及性能47-61
• 4.1 亲疏水复合PVDF换热毛细管的制备47-48
• 4.2 复合PVDF换热毛细管性能表征48-52
• 4.2.1 复合PVDF换热毛细管形貌表征48-49
• 4.2.2 复合PVDF换热毛细管力学性能49-50
• 4.2.3 复合PVDF换热毛细管接触角50
• 4.2.4 复合PVDF换热管气密性50-51
• 4.2.5 复合PVDF换热毛细管孔隙率51-52
• 4.2.6 复合PVDF换热毛细管导热系数52
• 4.2.7 复合PVDF换热毛细管传热系数52
• 4.3 熔融法、单层和复合三种换热毛细管性能比较52-58
• 4.3.1 三种换热毛细管形貌表征53-54
• 4.3.2 三种换热毛细管力学性能54
• 4.3.3 三种换热毛细管的接触角54-55
• 4.3.4 三种换热毛细管气密性55
• 4.3.5 三种换热毛细管孔隙率55-56
• 4.3.6 三种换热管导热系数56-57
• 4.3.7 三种换热管换热性能比较57-58
• 4.4 本章小结58-61
• 第五章 结论61-63
• 参考文献63-71
• 发表论文和参加科研情况说明71-73
• 致谢73

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 章春艳;;浅谈换热站设计及其问题分析[J];石油化工设计;2010年03期

2 路广;换热站的安全经济运行[J];煤气与热力;1999年04期

3 赵东辉;;铁运处换热站蒸汽凝结水回收利用工程[J];煤矿现代化;2013年S1期

4 刘乐京;阴发成;;换热站蒸汽凝结水的回收利用[J];煤矿现代化;2006年S1期

5 胡明松,徐文中;区域供热系统换热站设计应注意的几个问题[J];选煤技术;2004年01期

6 沈恩军;换热站运行过程中水击现象的分析及解决办法[J];辽阳石油化工高等专科学校学报;2001年03期

7 杨良仲,邵蓉,任惠中;全自动板式换热机组的设计选用[J];煤气与热力;2001年04期

8 周泽涛;李继才;周庆莲;;浅谈计算机管理供暖介质的温度、压力和流量[J];煤矿现代化;2007年03期

9 张鸿丽;;抓好三个环节把牢安全关[J];兵团工运;2011年05期

10 薛辉;;软启动器一拖多在换热站控制系统中的应用[J];山东煤炭科技;2007年02期

中国重要会议论文全文数据库 前9条

1 孙玉庆;孙毅;;关于换热站规模的经济分析[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展（下册）[C];2001年

2 吴莺;王顺利;;换热站的设计[A];土木建筑学术文库(第13卷)[C];2010年

3 牟林朋;王俊;;换热站无线远程监控系统[A];推进供热体制改革与节能改造新技术新设备应用交流会论文集[C];2010年

4 董玉平;阎宇宏;武秉礼;张芫;;某工业厂区换热站系统设计[A];全国暖通空调制冷2010年学术年会资料集[C];2010年

5 冯永华;;供热系统换热站主要设备选型应注意的问题[A];2007年山东省制冷空调学术年会论文集[C];2007年

6 白海波;侯永亮;;利用高炉废热采暖存在问题的分析及处理[A];河北省冶金学会冶金设备学术年会会议论文集[C];2013年

7 付玉龙;;智能化板式换热机组在集中供热中的应用[A];土木工程建造管理（6）[C];2011年

8 迟军为;王俊;;无线射频测温系统在供暖温度监测中的应用[A];推进供热体制改革与节能改造新技术新设备应用交流会论文集[C];2010年

9 白海波;侯永亮;;利用高炉废热采暖存在问题的分析及处理[A];第七届全国能源与热工学术年会论文集[C];2013年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 本报记者 王俊美　通讯员 李杰;建设新热源 整合换热站[N];淄博日报;2009年

2 杨湘营　刘俊伟;给换热站戴上“紧箍” 规范山东青州供热发展[N];中国建设报;2010年

3 任永科;督导完成换热站工程[N];中国航天报;2011年

4 华南;市府领导分别与相关部门座谈排查灾情进一步部署抗灾工作[N];营口日报;2007年

5 地区纠风办供稿;年内新建三座换热站[N];塔城报;2009年

6 沈河区太清宫街城中小区 王文良;换热站是供暖好坏的关键点[N];沈阳日报;2009年

7 刘子昂　吴晶莹;一场攻坚战的考验[N];经理日报;2008年

8 李明旭 记者肖萌;丹麦新技术助热电总公司节电48.25%[N];锦州日报;2009年

9 记者 曹雷　通讯员 王铸;商河城区供热新增5个换热站[N];济南日报;2011年

10 记者 王涛;切实加强领导 严格工作流程 确保如期供热[N];吕梁日报;2013年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 杨先亮;集中供热系统运行方式及管网泄漏检测研究[D];华北电力大学;2015年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 薛海松;基于故障树的无人值守换热站监控技术研究[D];燕山大学;2015年

2 朱昭璐;基于气候补偿器的园区换热站供热控制系统研究[D];西安建筑科技大学;2015年

3 邝涛;上湾换热站节能控制系统设计与研究[D];西安建筑科技大学;2015年

4 丁红亮;某片区换热站优化实践及供热系统智能化控制策略研究[D];山东建筑大学;2015年

5 孙勇;工业远程控制下的热网自动控制系统[D];大连海事大学;2015年

6 杜鑫;远程无人值守换热站控制系统的设计[D];大连交通大学;2015年

7 高晓宇;基于数据挖掘的换热站运行规律研究[D];河北工业大学;2015年

8 董如彬;基于s7-1200PLC的水水换热站分布式系统设计[D];山东大学;2015年

9 高闯;“一补二”箱体式换热站[D];太原理工大学;2012年

10 袁孝勇;换热站监控系统设计及研究[D];青岛科技大学;2015年

，

本文编号：1070431