渠玉芝教授及渠氏技术综述 下载本文

四、渠氏技术有别于传统传热技术的说明

渠氏技术在应用与结构特性方面,相近于传统的热管技术,热管是1963年美国Grover利用相变原理发明的一种传热技术,该技术早期被广泛应用于宇航、军事工业中,历经不断创新与发展,该技术现已在热能领域得到普遍应用,并被科技界公认为距今为止最优良的传热技术。

相对于热管技术,渠氏技术由于创造性的发明了新的传热机理以及传热方式,因此在应用特性、应用方式以及应用效果方面较热管技术将更加适应传热科学技术新的发展,并有望获得更为广阔的市场空间。

首先,渠氏技术在相关性能方面远远优于热管技术。 热管技术是依靠工作介质的相变来传递热量的,工作介质的物性对于热管的工作特性具有重要的制约与影响,相关问题主要表现在:

热管传热介质主要以水、奈、氨或其他有机合成物为主,介质与金属材料间将无法克服的产生化学或电化学反应,并进而在热管腔体内部生成不凝结气体,从而使有效的冷凝面积减小、热阻增大、传热性能恶化甚至失效,因此热管在通常情况下,其综合使用寿命不超过5年,此外由于热管是通过介质的蒸发和冷凝传递热量,因此介质的相变潜热决定了热管传热的综合性能指标,其主要参数为:

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传热效率≤93℅

当量导热系数≤380KW/m.℃ 热流密度≤10W/㎡

渠氏技术采用无机元素做为传热介质,而介质本身可有效抑制氢、氧等不凝气体的产生,使传热元件可保持不低于11万小时(12年)的稳定运行,同时以分子震荡摩擦为主要传热形式所表现的综合传热指标,较热管技术亦有明显提高,其中:

传热效率≥99%

当量导热系数:14MW/ m.℃ 热流密度:27.2MW/㎡

其次,通过相关实验数据以及十余年工程应用实践,证明渠氏技术不仅可替代热管技术,同时对受制于热管性能而无法应用的产品项目,渠氏技术亦有新的更大的拓展空间。

1,渠氏技术的传热热阻为零,此特性可充分满足微电子、电力电子、航天、军事工业等众多行业对电子器件均温、散热的要求,尽管热管技术在此行业已有成熟应用,但渠氏技术优良的均温特性,可进一步提升相关器件向大功率、集成化、微型化方向发展,促进相关电子器件在保持原体积的情况下扩展功率,并可在集成化、微型化空间将传热元件通过多种变形结构,实现均温与散热。

2 渠氏技术热流密度高达27.2MW/㎡, 在同等几何面积的情况下,渠氏技术具有更大的输送热量的能力,因此在石油、

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化工、冶金、电力等能源利用企业各种气--气交换、气--液交换等典型工艺流程中,渠氏技术的应用将促进相关换热设备具有更高的换热效率,同时设备体积较常规热交换设备亦有明显缩小(相当于同等换热能力的列管式换热器1/3的体积),此点不仅可降低能源消耗,而且可有效减少设备占地面积,为改造型节能降耗设备的增臵提供了必要条件。

3 渠氏技术具有小温差传热的特性,因此可广泛适用于地热、地温、太阳能发电、冻土防治等再生能源的开发与利用。

综上所述,由于渠氏技术是一项基础材料科学,因此其应用将涉及所有与热相关的行业与领域,并可在均温、散热、热交换等应用中发挥其积极而有效的作用。

五、渠氏技术在部分领域的应用

在近15年的发展过程中,尤其是自1997年以后的近10年间,依托产业基地渠氏技术在应用方面获得长足发展,期间典型产品应用包括:

1. 石油、化工、冶金等行业应用的各种气-气交换、气-液交换等工程换热及余热回收设备,相关产品性能指标(热效率可较同类产品提高10%以上)均具国内同行业领先水平。累计创下800余项工程案例,其客户涵盖了中国近90%以上的大型石化企业,80%以上的冶金企业。此外,在该应用领域,经过近4年的系统考核与认证,2005年由渠氏技术研究开发的气-气换热设

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备,成功入围英国BP石油公司,成为中国国内首家在类似设备的供应方面入围英国BP的企业。

2. 2002年由渠氏技术开发研制的热棒系列产品在中国青藏铁路冻土防治工程中得到批量应用,并获得良好效果,成为全球在高纬度、高海拔地区应用传热方式解决冻土病害的典范工程。

3. 1995年清华阳光公司利用渠氏技术开始进行新型太阳能集热器的试制与研发工作,并于1999年向市场推出据有承压、抗冻、高效换热特性的太阳能集热器系列产品。据国家检测机构测试,相关产品的得热量达9.90MJ/M,(国标要求≥7.0MJ/ M)截至目前,该产品已形成批量化产业规模,产品除满足中国国内需求外,已销往欧洲、北美等国家和地区。此外,为有效竞争市场,由渠氏技术开发的碳钢管传热元件(用于替代铜材质传热元件)现已具备批量生产条件,该类产品在保持传热、换热等使用性能不变的前提下,可有效降低产品制造成本15%以上,据此将更加有利的拓展相关产品的市场占有率。

4. 由渠氏技术开发的微型传热元件,现已广泛应用于桌上型、笔记型电脑CPU、GPU等产品的散热模组中,并与台湾地区等6家规模电脑制造企业建立配套合作关系,该系列产品的开发研制以及产业化的形成将有利于中国微电子产业产品器件的升级换代,同时有利于民族品牌的自主创新,改善相关产品长期依靠进口的局面(相关产品供应100%依赖台湾进口)。

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