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科技成果简介:新型高效换热技术与装备
2015-05-13 10:03 李春野 

一、简介

本团队在强化传热与功能表面材料等方面进行了系统的研究,结合传热学、表面科学、材料科学及先进的表面处理技术研发了一系列的新型表面涂层,并在此基础上通过对换热元件及换热设备的结构优化,开发了适用于不同工况的高效换热装备,实现了强化传热、节约能源、低品位热源利用和换热装备紧凑化的目标。

新型氟碳表面涂层:针对冷凝、沸腾、含腐蚀介质或高粘度工质的换热过程,对低表面能的氟碳涂层进行改性,研发了一种功能性传热表面,实现了表面的高效传热、防腐和抗垢的性能。

新型抗腐蚀复合SiO2膜:利用高温LiBr溶液,使金属基体活化与SiO2沉积同时进行,制备了耐温、抗腐蚀的无机抗腐蚀性薄膜。

高效换热元件:用于强化蒸发冷凝的板式换热,通过在元件的换热区上布置特别设计的强化传热构造,加速了蒸发表面核化点更新,强化了液体的对流。本元件组成的蒸发冷凝器具有换热系数高,拆洗方便,不易腐蚀和能耗低的优点。

高效换热装备:利用新型涂层的换热管或换热板制成的设备应用于混合蒸汽或腐蚀性介质的冷凝换热,使常规的膜状冷凝变为滴状或滴膜共存的冷凝形态,减小了冷凝液热阻的同时减缓了冷凝工质对表面的腐蚀和结垢,实现了提高换热效率兼具防腐抗垢的功能。

二、应用范围

新型氟碳涂层具有高效传热、防腐和抗垢的性能,可广泛地用于冷凝、沸腾、含腐蚀介质或高粘度工质的换热过程,如海水淡化、污水处理、烟道气余热回收等领域。新型抗腐蚀复合SiO2膜可应用于腐蚀性环境下的运输及储存设备,如提高废热回收和可再生能源综合利用的吸收式热泵等装备的使用寿命,降低综合成本。高效换热元件和高效换热设备对石油化工生产过程中换热设备的紧凑化和高效化提供了重要的价值,在电子、轻工、食品、化工和医药等工业中有广阔的应用前景。

三、知识产权情况

已获得多项表面制备、强化传热技术和设备的专利。相关专利:ZL200510047351.9, ZL200610155918.9, ZL200610155919.3,  ZL200910013558.2, ZL200620119103.0

四、规模与投资

新型氟碳涂层技术工艺成熟,成本较低,表面处理涂层厚度可控,相对于耐腐蚀的贵重材料,具有巨大的成本优势。新型抗腐蚀复合SiO2膜处理工艺简单,材料成本低廉,针对于不同的需求可以通过调节工艺实现不同成分的抗腐蚀性膜层。

根据设备规模和当地物资价格水平等因素确定具体投资成本。

五、提供技术的程度和合作方式

新型氟碳涂层具有强化传热及提高表面的防腐抗垢功能,对于那些具有大量粉尘和具有腐蚀性气体的领域的余热回收具有广泛的应用潜力。该涂层技术成熟,具有成套的表面加工设备。新型抗腐蚀复合SiO2膜处理技术在高腐蚀环境下已得到成功应用。

本团队可提供成熟的表面加工技术路线及装备的设计,对有需求的单位可进行技术转让等合作。

六、配图

说明: DSC00353   说明: 139_3960

1 涂层改性强化管在海水淡化冷凝换热器中的应用

七、产业化程度

本团队具有整套的氟碳涂层的加工系统,如材料预处理池、喷涂设备、热处理设备及相关的监控系统,目前,可在U型管、长3m的直管等管材上加工新型氟碳涂层。

采用该工艺处理的氟碳涂层直管在纯国产500/天的低温多效海水淡化装置上成功地进行了应用,在强化传热过程的同时实现了防腐抗垢的目标。U型管氟碳涂层表面在烟道气余热回收换热器中表现良好,为进一步拓展在该领域的广泛应用奠定了良好的基础。此外,通过进一步对氟碳涂层改性,在制盐以及污水处理的防腐过程中开始采用及推广,最终实现零排放,低碳经济和资源的可循环利用。

本团队曾与大连发电总厂共同开发研制了两台“立式滴状冷凝汽-水列管式换热器”,内装有经处理过的黄铜管800根,代替了原有的两台各装有1600根同样尺寸的列管式换热器。自198910月投入运行以来,该冷凝器一直保持着高的传热系数,满足了过程的要求,并于19936月通过了能源部组织的鉴定,专家认为“该换热器属国际首创,其各项技术指标具有国际先进水平”。1994年“等离子体改性强化汽水换热器”通过了山东省科委的鉴定。1997年“有机蒸汽滴状冷凝传热表面的开发及机理研究”课题完成了实验室研究工作,通过了中国石油化工总公司组织的成果评估会。新型抗腐蚀复合SiO2膜在2010年完成了的863课题5kW负荷的高温吸收式热泵试验样机中表现良好,通过了科技部组织的专家验收。

 

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