基于PVDF微孔膜的界面聚合改性制備換熱管研究.pdf

1、傳統(tǒng)的換熱器大多是由金屬材料制成的，但其自身存在著許多缺陷，比如耐腐蝕性能差、易結(jié)垢、化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定以及稀有金屬價(jià)格昂貴造價(jià)成本高等，難以在強(qiáng)腐蝕性的環(huán)境下應(yīng)用。而塑料換熱器具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕性、不易結(jié)垢、投資成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，所以開發(fā)塑料換熱器對(duì)現(xiàn)代工業(yè)具有重要的意義。目前塑料換熱器已廣泛應(yīng)用到石油、醫(yī)療、半導(dǎo)體、化工和食品加工等行業(yè)。針對(duì)塑料換熱器導(dǎo)熱系數(shù)低的問題，本課題組提出了基于干濕法紡絲的具有孔隙結(jié)構(gòu)的PVDF換熱管，

2、孔隙中液體形成的微對(duì)流可以提高換熱管的傳熱系數(shù)。而干濕法制備的換熱管孔隙率受紡絲液固含量、拉伸速度等紡絲條件的影響，為了制備致密結(jié)構(gòu)的換熱管，紡絲液的固含量較高，從而孔隙率大大降低，且拉伸過程中容易產(chǎn)生缺陷孔。為了克服干濕法紡絲制備PVDF換熱管存在的問題，提出采用傳統(tǒng)界面聚合法和超濾界面聚合法基于PVDF微孔膜制備兼具致密皮層和多孔結(jié)構(gòu)的塑料換熱管。該方法制備換熱管不僅能保證高的孔隙率而且降低了產(chǎn)生缺陷孔的可能。同時(shí)對(duì)影響復(fù)合層產(chǎn)生的

3、因素包括水相單體MPD濃度、有機(jī)相單體TMC濃度、界面聚合反應(yīng)時(shí)間、吹掃線速度和時(shí)間、管程真空度等進(jìn)行了考察，通過探討影響界面聚合反應(yīng)的單因素制得了性能良好的PVDF換熱管，并對(duì)其氣密性、孔隙率、內(nèi)表面接觸角、機(jī)械性能等進(jìn)行表征。通過Maxwell經(jīng)典方程計(jì)算了換熱管親水化前后的導(dǎo)熱系數(shù)，測試了其水-水傳熱系數(shù)。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明界面聚合法制備的五種換熱管的導(dǎo)熱系數(shù)親水化后較親水化前提高了553％，較熔融法紡制的PVDF換熱管提高

4、了158％，且換熱管孔隙率越大，親水化后導(dǎo)熱系數(shù)越大。
　　在換熱管換熱性能的測試中，考察了冷熱流體進(jìn)口溫差和冷熱流體流速對(duì)傳熱系數(shù)的影響。結(jié)果表明，換熱管總傳熱系數(shù)隨冷熱流體進(jìn)口溫差的增大而升高，隨冷熱流體流速的增大先升高后趨于穩(wěn)定。相較于超濾界面聚合法制得的換熱管，傳統(tǒng)界面聚合法制備的換熱管具有更大的孔隙率，在水-水傳熱過程中總傳熱系數(shù)更高，可達(dá)相同條件下超濾界面聚合法制得換熱管總傳熱系數(shù)的1.4倍，1286W·m-2·K-1