濕法紡絲制備PVDF中空纖維換熱管及其傳熱強(qiáng)化研究.pdf

1、以金屬管作為換熱元件的列管式換熱器是熱法海水淡化領(lǐng)域應(yīng)用較廣的一種熱量交換設(shè)備，但其長(zhǎng)期存在金屬腐蝕及管表面結(jié)垢問(wèn)題。利用氟塑料換熱管制備的列管式塑料換熱器，因耐腐蝕、抗污染，是近年來(lái)傳熱領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一，但換熱管低的導(dǎo)熱性能，阻礙了塑料換熱器的推廣應(yīng)用。
　　針對(duì)塑料換熱管導(dǎo)熱系數(shù)低的問(wèn)題，本文采用非溶劑致相分離法(NIPS)，通過(guò)控制紡絲液中磺化聚醚砜(SPES)固含量(WSPES)和磺化度（DSSPES），制備出具有致密層

2、/非致密層復(fù)合結(jié)構(gòu)，外表面接觸角分別為49.8°±0.5°、78.1°±0.3°的PVDF/SPES中空纖維表面親水、PVDF中空纖維表面疏水換熱管。利用換熱管致密的外皮層，阻隔換熱器管程與殼程兩側(cè)流體，通過(guò)在非致密層內(nèi)填充較PVDF基質(zhì)具有更高導(dǎo)熱系數(shù)液態(tài)水的方法，提高換熱管的導(dǎo)熱性能。
　　本文將單根表面親水、疏水中空纖維換熱管編織，制備PVDF列管式塑料換熱器，一方面通過(guò)增加換熱管兩側(cè)流體在換熱管表面上的徑向擾動(dòng)，從而強(qiáng)化兩

3、側(cè)流體的對(duì)流傳熱性能;另一方面，在列管式塑料換熱器殼程，構(gòu)建蒸汽冷凝用親/疏水組合表面，利用組合表面上親水、疏水區(qū)域協(xié)同作用，從而強(qiáng)化組合表面上蒸汽冷凝傳熱。通過(guò)以上兩種途徑，及換熱管非致密層內(nèi)填充水而提高其導(dǎo)熱性能的方法，最終實(shí)現(xiàn)PVDF列管式塑料換熱器在蒸汽冷凝過(guò)程的傳熱強(qiáng)化。
　　本文深入研究了中空纖維表面親水、疏水換熱管制備、結(jié)構(gòu)與性能表征的方法，表面親水、疏水中空纖維換熱管編織強(qiáng)化蒸汽冷凝傳熱，及親/疏水組合表面強(qiáng)化蒸汽

4、冷凝傳熱。研究表明，較熔融拉伸法制備的結(jié)構(gòu)致密的PVDF中空纖維表面疏水換熱管而言，NIPS法制備的中空纖維表面親水、表面疏水換熱管的導(dǎo)熱系數(shù)均提高了約2.7倍;較表面親水換熱管（非編織）而言，表面疏水換熱管（非編織）的蒸汽冷凝總傳熱系數(shù)(K)稍高些;換熱管編織可使單一的親水或疏水表面上的K值提高約（10.8±0.3）％;較單一的親水表面、疏水表面（編織）而言，構(gòu)建親/疏水組合表面，可分別使K值提高（36.2±0.2）％、（27.6±0