【摘要】：風(fēng)能是一種豐富且可再生的清潔能源,利用風(fēng)力發(fā)電生產(chǎn)清潔電能,可以顯著緩解因燃燒石油、煤炭、天然氣等不可再生資源發(fā)電而造成的能源緊缺的壓力。雖然我國(guó)是風(fēng)力發(fā)電大國(guó),但由于嚴(yán)寒氣候下風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片極易覆冰,大大降低了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作效率,嚴(yán)重制約著我國(guó)風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的發(fā)展。目前,針對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片除冰的方法有很多,如機(jī)械除冰、熱能除冰、涂層除冰等,但都存在一定的弊端。為此本研究提出了一種高效除冰的新方法。通過(guò)對(duì)熱收縮膜表面改性,得到一種具有超疏水防冰、防紫外線(xiàn)功能的熱收縮膜,再將改性膜加熱緊緊包裹葉片,以緩解或消除其覆冰現(xiàn)象。具體內(nèi)容如下:(1)調(diào)研市場(chǎng)上常見(jiàn)的熱收縮膜,測(cè)試其各項(xiàng)性能,最終選擇聚氯乙烯(PVC)熱收縮膜作為改性基底;(2)PVC熱收縮膜表面刻蝕研究。分別使用Ar、CF_4等離子清洗PVC熱收縮膜,刻蝕PVC表面,產(chǎn)生活性位點(diǎn),改善PVC熱收縮膜的表面性能,提高下一步沉積的PTFE納米顆粒與基底的結(jié)合牢度。與未經(jīng)等離子體清洗的試樣作對(duì)比,Ar與CF_4等離子體的預(yù)處理均可刻蝕基底表面,使膜的粗糙度增加;Ar等離子體清洗后,膜的表面引入親水基團(tuán),接觸角由原始的76.7°降至22.5°,表面能增加至51.8mN/m。CF_4等離子體預(yù)處理引入的F元素與活性點(diǎn)重新鍵合,使得PVC熱收縮膜表面氟化,接觸角增加至93.4°,表面能降至32.7 mN/m;(3)PVC熱收縮膜表面超疏水改性研究。利用高真空電阻蒸發(fā)技術(shù)將PTFE以納米顆粒的形態(tài)沉積于PVC熱收縮膜上,制備PTFE/PVC熱收縮復(fù)合膜。經(jīng)CF_4等離子體前處理后沉積的PTFE涂層疏水效果最好,涂層厚度約3.9μm,獲得接觸角超過(guò)150°、滾動(dòng)角約為4°的超疏水表面。結(jié)果表明,該復(fù)合膜在1000 W紫外燈下照射5 min,強(qiáng)力損失由原膜的58.70%減小至3.47%,極大的改善了PVC的防紫外線(xiàn)性能。此外,與原始PVC膜相比,該P(yáng)TFE/PVC熱收縮復(fù)合膜在10次結(jié)冰-除冰循環(huán)中,仍保持優(yōu)異的防冰性能;(4)熱收縮膜在風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片上的安裝工藝研究。利用Solidworks軟件建立風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片及其表面裝配PTFE/PVC熱收縮復(fù)合膜的模型。通過(guò)分析建模過(guò)程,提出新的裝配工藝,并為此工藝設(shè)計(jì)了一款加熱裝置。通過(guò)該安裝工藝將具有良好結(jié)合牢度、防紫外線(xiàn)與防冰性能的PTFE/PVC熱收縮復(fù)合膜包裝在風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片上,使本研究具有重要的生態(tài)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：青島大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TM315;TQ325.3
【圖文】：

能源短缺或交通不便的草原、高原及沿海地區(qū)，利�，F(xiàn)今，我國(guó)的風(fēng)力發(fā)電事業(yè)已進(jìn)入高速發(fā)展階段[2]。應(yīng)用節(jié)約了石油、煤炭、天然氣等不可再生資源，染。但它的大規(guī)模應(yīng)用也存在一些限制，防止覆冰的難題[3]。在霜凍天氣下，風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片表面易結(jié)南方的凍雨天氣下，其葉片也極易結(jié)冰。覆冰的產(chǎn)變，不能正常轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速降低直至停止，發(fā)電效率且葉片上的冰霜增加了葉片的重量，打破了風(fēng)力發(fā)電外，當(dāng)溫度升高時(shí)，葉片上的冰塊受離心力作用脫2008 年，貴州長(zhǎng)時(shí)間出現(xiàn)凍雨天氣，水滴凝固，葉年 2 月份，由于長(zhǎng)時(shí)間降雪，浙江茶山的風(fēng)力發(fā)電機(jī)出的大塊冰塊傷及行人。2018 年初，重慶武隆寺院蓋一層厚冰，為保證機(jī)器及人員安全，關(guān)閉所有發(fā)電的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的覆冰災(zāi)害情況。

圖 1.4 PTFE 的螺旋構(gòu)象 的表面能較低，約為 20 mN/m，水接觸角約 120°，是典型且用于改善其他材料的表面性能。已有很多的文章報(bào)道了將 P水性。Kim 等人[40]通過(guò)射頻磁控濺射 PTFE 靶材在玻璃襯底上氟碳膜，該氟碳膜的接觸角為 122.3°，具有疏水效果。為了進(jìn)膜對(duì)玻璃基板的附著力，繼續(xù)在射頻濺射的氟碳膜上使用 Ca作為緩沖層，從而獲得了 153±1°的高透明度的超疏水表面。激光沉積技術(shù)將 PTFE 沉積在基底上，構(gòu)造了一種納米級(jí)粗糙度隨激光脈沖的數(shù)量的增加而增加，其水接觸角與涂層粗該涂層的水接觸角高達(dá) 170°，呈現(xiàn)出明顯的超疏水狀態(tài)�？s膜處于高彈態(tài)條件下時(shí)，將其以一定速度定向（單向或雙向）向取向，而后不進(jìn)行熱定型，使分子鏈產(chǎn)生“凍結(jié)”，這樣解凍”溫度時(shí)將產(chǎn)生收縮，并能緊密包覆物體。這種膜稱(chēng)為定型過(guò)程中生產(chǎn)的熱收縮膜在受熱下將單向收縮，雙向拉伸

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本文編號(hào)：2719927