本文關(guān)鍵詞：濕法紡絲制備PVDF換熱毛細(xì)管及其性能研究

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【摘要】：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(jià)格的上揚(yáng),很多學(xué)者選用低成本的鋁合金材料并對(duì)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(jià)格昂貴,難以推廣應(yīng)用。針對(duì)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)。針對(duì)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(rùn)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(cè)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離法制備了單層及復(fù)合PVDF換熱毛細(xì)管,對(duì)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(duì)換熱管潤(rùn)濕前后的導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行計(jì)算,采用水-水蒸氣換熱系統(tǒng)對(duì)換熱管的傳熱系數(shù)進(jìn)行了測(cè)試,考察了換熱管表面微孑L對(duì)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(rùn)濕后,導(dǎo)熱系數(shù)可顯著提高其270%。潤(rùn)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(rùn)濕前,單層PVDF換熱毛細(xì)管潤(rùn)濕后傳熱系數(shù)提高了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(shí)增大換熱管的孔隙率。對(duì)復(fù)合換熱管的測(cè)試結(jié)果表明,復(fù)合換熱管管壁潤(rùn)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(rùn)濕的單層換熱管導(dǎo)熱系數(shù)可提升22%。潤(rùn)濕后復(fù)合PVDF換熱管的換熱性能優(yōu)于單層PVDF換熱管的換熱性能。復(fù)合PVDF換熱管潤(rùn)濕后傳熱系數(shù)與熔融法制備的致密換熱管相比,傳熱系數(shù)可提高約80%。對(duì)PVDF換熱毛細(xì)管,蒸汽走管程的傳熱系數(shù)高于蒸汽走殼程的傳熱系數(shù)。蒸汽走殼側(cè)時(shí),傳熱系數(shù)隨裝填率的增大呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì),傳熱系數(shù)會(huì)在裝填率約15%時(shí)達(dá)到最大值。
【關(guān)鍵詞】：非溶劑致相分離法 換熱毛細(xì)管 聚偏氟乙烯 傳熱系數(shù)
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ340.643;TQ051.5
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-25
• 1.1 換熱器概述9-12
• 1.1.1 換熱器簡(jiǎn)介9-10
• 1.1.2 換熱器的分類10-12
• 1.2 塑料換熱器概述12-17
• 1.2.1 塑料換熱器簡(jiǎn)介12-14
• 1.2.2 應(yīng)用于塑料換熱器的材料14-17
• 1.3 氟塑料換熱器概述17-21
• 1.3.1 氟塑料換熱器簡(jiǎn)介17-19
• 1.3.2 氟塑料換熱器特點(diǎn)19-20
• 1.3.3 氟塑料換熱器傳熱過程20-21
• 1.4 本課題的研究目的及意義21-22
• 1.5 本課題的研究?jī)?nèi)容22-25
• 第二章 PVDF換熱毛細(xì)管的制備及表征方法25-33
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器25
• 2.2 PVDF換熱毛細(xì)管的制備工藝25-26
• 2.3 PVDF換熱毛細(xì)管的表征方法26-31
• 2.3.1 力學(xué)性能測(cè)試27
• 2.3.2 接觸角測(cè)試27
• 2.3.3 孔隙率測(cè)試27-28
• 2.3.4 氣密性測(cè)試28
• 2.3.5 形貌結(jié)構(gòu)表征28-29
• 2.3.6 PVDF換熱毛細(xì)管導(dǎo)熱系數(shù)計(jì)算29
• 2.3.7 PVDF換熱毛細(xì)管的傳熱系數(shù)測(cè)試方法29-31
• 2.4 本章小結(jié)31-33
• 第三章 PVDF換熱毛細(xì)管的制備及性能33-47
• 3.1 PVDF換熱毛細(xì)管的制備33-34
• 3.2 PVDF換熱毛細(xì)管性能表征結(jié)果34-45
• 3.2.1 PVDF換熱毛細(xì)管表面及斷面形貌表征34-36
• 3.2.2 PVDF換熱毛細(xì)管力學(xué)性能36-37
• 3.2.3 PVDF換熱毛細(xì)管接觸角37-38
• 3.2.4 PVDF換熱毛細(xì)管氣密性38-40
• 3.2.5 PVDF換熱毛細(xì)管孔隙率40-41
• 3.2.6 PVDF換熱毛細(xì)管導(dǎo)熱系數(shù)41-42
• 3.2.7 PVDF換熱毛細(xì)管的傳熱機(jī)理42-45
• 3.3 本章小結(jié)45-47
• 第四章 復(fù)合PVDF換熱毛細(xì)管的制備及性能47-61
• 4.1 親疏水復(fù)合PVDF換熱毛細(xì)管的制備47-48
• 4.2 復(fù)合PVDF換熱毛細(xì)管性能表征48-52
• 4.2.1 復(fù)合PVDF換熱毛細(xì)管形貌表征48-49
• 4.2.2 復(fù)合PVDF換熱毛細(xì)管力學(xué)性能49-50
• 4.2.3 復(fù)合PVDF換熱毛細(xì)管接觸角50
• 4.2.4 復(fù)合PVDF換熱管氣密性50-51
• 4.2.5 復(fù)合PVDF換熱毛細(xì)管孔隙率51-52
• 4.2.6 復(fù)合PVDF換熱毛細(xì)管導(dǎo)熱系數(shù)52
• 4.2.7 復(fù)合PVDF換熱毛細(xì)管傳熱系數(shù)52
• 4.3 熔融法、單層和復(fù)合三種換熱毛細(xì)管性能比較52-58
• 4.3.1 三種換熱毛細(xì)管形貌表征53-54
• 4.3.2 三種換熱毛細(xì)管力學(xué)性能54
• 4.3.3 三種換熱毛細(xì)管的接觸角54-55
• 4.3.4 三種換熱毛細(xì)管氣密性55
• 4.3.5 三種換熱毛細(xì)管孔隙率55-56
• 4.3.6 三種換熱管導(dǎo)熱系數(shù)56-57
• 4.3.7 三種換熱管換熱性能比較57-58
• 4.4 本章小結(jié)58-61
• 第五章 結(jié)論61-63
• 參考文獻(xiàn)63-71
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明71-73
• 致謝73

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本文編號(hào)：1070431