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科技成果簡介:新型高效換熱技術與裝備
2015-05-13 10:03 李春野 

一、簡介

本團隊在強化傳熱與功能表面材料等方面進行了系統的研究,結合傳熱學、表面科學、材料科學及先進的表面處理技術研發了一系列的新型表面涂層,并在此基礎上通過對換熱元件及換熱設備的結構優化,開發了適用于不同工況的高效換熱裝備,實現了強化傳熱、節約能源、低品位熱源利用和換熱裝備緊湊化的目標。

新型氟碳表面涂層:針對冷凝、沸騰、含腐蝕介質或高粘度工質的換熱過程,對低表面能的氟碳涂層進行改性,研發了一種功能性傳熱表面,實現了表面的高效傳熱、防腐和抗垢的性能。

新型抗腐蝕復合SiO2膜:利用高溫LiBr溶液,使金屬基體活化與SiO2沉積同時進行,制備了耐溫、抗腐蝕的無機抗腐蝕性薄膜。

高效換熱元件:用于強化蒸發冷凝的板式換熱,通過在元件的換熱區上布置特別設計的強化傳熱構造,加速了蒸發表面核化點更新,強化了液體的對流。本元件組成的蒸發冷凝器具有換熱系數高,拆洗方便,不易腐蝕和能耗低的優點。

高效換熱裝備:利用新型涂層的換熱管或換熱板制成的設備應用于混合蒸汽或腐蝕性介質的冷凝換熱,使常規的膜狀冷凝變為滴狀或滴膜共存的冷凝形態,減小了冷凝液熱阻的同時減緩了冷凝工質對表面的腐蝕和結垢,實現了提高換熱效率兼具防腐抗垢的功能。

二、應用范圍

新型氟碳涂層具有高效傳熱、防腐和抗垢的性能,可廣泛地用于冷凝、沸騰、含腐蝕介質或高粘度工質的換熱過程,如海水淡化、污水處理、煙道氣余熱回收等領域。新型抗腐蝕復合SiO2膜可應用于腐蝕性環境下的運輸及儲存設備,如提高廢熱回收和可再生能源綜合利用的吸收式熱泵等裝備的使用壽命,降低綜合成本。高效換熱元件和高效換熱設備對石油化工生產過程中換熱設備的緊湊化和高效化提供了重要的價值,在電子、輕工、食品、化工和醫藥等工業中有廣闊的應用前景。

三、知識產權情況

已獲得多項表面制備、強化傳熱技術和設備的專利。相關專利:ZL200510047351.9, ZL200610155918.9, ZL200610155919.3,  ZL200910013558.2, ZL200620119103.0

四、規模與投資

新型氟碳涂層技術工藝成熟,成本較低,表面處理涂層厚度可控,相對于耐腐蝕的貴重材料,具有巨大的成本優勢。新型抗腐蝕復合SiO2膜處理工藝簡單,材料成本低廉,針對于不同的需求可以通過調節工藝實現不同成分的抗腐蝕性膜層。

根據設備規模和當地物資價格水平等因素確定具體投資成本。

五、提供技術的程度和合作方式

新型氟碳涂層具有強化傳熱及提高表面的防腐抗垢功能,對于那些具有大量粉塵和具有腐蝕性氣體的領域的余熱回收具有廣泛的應用潛力。該涂層技術成熟,具有成套的表面加工設備。新型抗腐蝕復合SiO2膜處理技術在高腐蝕環境下已得到成功應用。

本團隊可提供成熟的表面加工技術路線及裝備的設計,對有需求的單位可進行技術轉讓等合作。

六、配圖

說明: DSC00353   說明: 139_3960

1 涂層改性強化管在海水淡化冷凝換熱器中的應用

七、產業化程度

本團隊具有整套的氟碳涂層的加工系統,如材料預處理池、噴涂設備、熱處理設備及相關的監控系統,目前,可在U型管、長3m的直管等管材上加工新型氟碳涂層。

采用該工藝處理的氟碳涂層直管在純國產500/天的低溫多效海水淡化裝置上成功地進行了應用,在強化傳熱過程的同時實現了防腐抗垢的目標。U型管氟碳涂層表面在煙道氣余熱回收換熱器中表現良好,為進一步拓展在該領域的廣泛應用奠定了良好的基礎。此外,通過進一步對氟碳涂層改性,在制鹽以及污水處理的防腐過程中開始采用及推廣,最終實現零排放,低碳經濟和資源的可循環利用。

本團隊曾與大連發電總廠共同開發研制了兩臺“立式滴狀冷凝汽-水列管式換熱器”,內裝有經處理過的黃銅管800根,代替了原有的兩臺各裝有1600根同樣尺寸的列管式換熱器。自198910月投入運行以來,該冷凝器一直保持著高的傳熱系數,滿足了過程的要求,并于19936月通過了能源部組織的鑒定,專家認為“該換熱器屬國際首創,其各項技術指標具有國際先進水平”。1994年“等離子體改性強化汽水換熱器”通過了山東省科委的鑒定。1997年“有機蒸汽滴狀冷凝傳熱表面的開發及機理研究”課題完成了實驗室研究工作,通過了中國石油化工總公司組織的成果評估會。新型抗腐蝕復合SiO2膜在2010年完成了的863課題5kW負荷的高溫吸收式熱泵試驗樣機中表現良好,通過了科技部組織的專家驗收。

 

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