濕法紡絲制備PVDF換熱毛細(xì)管及其性能研究.pdf

1、傳統(tǒng)的換熱器一般采用金屬材質(zhì)，如銅、鋁、鈦和不銹鋼等。普通金屬換熱器存在易腐蝕和運(yùn)輸成本高等缺點(diǎn);由于近幾年來金屬價格的上揚(yáng)，很多學(xué)者選用低成本的鋁合金材料并對其表面進(jìn)行改性，雖然取得了一定的防腐效果，但壽命短，且傳熱性能降低，而稀貴金屬材料價格昂貴，難以推廣應(yīng)用。針對以上問題，塑料換熱器應(yīng)運(yùn)而生。塑料換熱器具有化學(xué)穩(wěn)定性好、耐腐蝕、熱能損失小和成本低等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在塑料換熱器已廣泛應(yīng)用在化工、醫(yī)藥、食品、石油、冶金和半導(dǎo)體等行業(yè)。

2、　　針對目前塑料換熱器普遍存在傳熱系數(shù)低的問題，本文提出了基于毛細(xì)潤濕機(jī)理的PVDF中空纖維換熱毛細(xì)管。即采用非溶劑致相分離法制備具有多孔結(jié)構(gòu)的PVDF中空纖維換熱毛細(xì)管，利用換熱毛細(xì)管壁中的非貫通孔在換熱過程中，空氣隙被水填充后，微孔中的水分受傳熱過程中管壁兩側(cè)溫差而產(chǎn)生微循環(huán)強(qiáng)化傳熱，從而提高傳熱系數(shù)。制備了具有多孔結(jié)構(gòu)的單層和復(fù)合PVDF換熱毛細(xì)管，并測試了其傳熱性能，考察了其強(qiáng)化傳熱的機(jī)理。
　　首先，本文采用非溶劑致相分

3、離法制備了單層及復(fù)合PVDF換熱毛細(xì)管，對換熱毛細(xì)管的力學(xué)性能、內(nèi)外表面接觸角、氣密性、孔隙率、表面結(jié)構(gòu)、斷面結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行表征，對換熱管潤濕前后的導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行計算，采用水-水蒸氣換熱系統(tǒng)對換熱管的傳熱系數(shù)進(jìn)行了測試，考察了換熱管表面微孔對傳熱的促進(jìn)機(jī)理。
　　結(jié)果表明制備的單層PVDF換熱毛細(xì)管潤濕后，導(dǎo)熱系數(shù)可顯著提高其270％。潤濕后非溶劑致相分離法制備的換熱管的換熱性能優(yōu)于潤濕前，單層PVDF換熱毛細(xì)管潤濕后傳熱系數(shù)提高了

4、40％以上。
　　由于單層換熱管內(nèi)外表面皮層均較為致密，水分進(jìn)入換熱管壁孔隙較困難，因此在單層PVDF換熱毛細(xì)管的外層復(fù)合一層親水層，去掉外層的致密皮層，同時增大換熱管的孔隙率。對復(fù)合換熱管的測試結(jié)果表明，復(fù)合換熱管管壁潤濕后，相比于熔融法制備的致密換熱管，可顯著提高其導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)140％，復(fù)合換熱管的傳熱系數(shù)可提升約100％。相比于潤濕的單層換熱管導(dǎo)熱系數(shù)可提升22％。潤濕后復(fù)合PVDF換熱管的換熱性能優(yōu)于單層PVDF換熱管的換熱