氟塑料换热结构的制备方法技术

一种氟塑料换热结构的制备方法，其特征是它包括如下步骤：选取高导热碳纤维丝束为原料，选取两块不锈钢平板作为模板，将上述不锈钢模板其中一块平放；选取氟塑料薄膜裁剪成矩形，平铺于不锈钢模板之上；将聚丙烯塑料薄膜平铺于氟塑料薄膜之上；采用激光打孔机通过不锈钢模板中心区域的通孔在氟塑料薄膜、聚丙烯薄膜上打出通孔；将高导热碳纤维丝束通孔中穿过，依次通过氟塑料薄膜层、聚丙烯薄膜层、氟塑料薄膜层、聚丙烯薄膜层、氟塑料薄膜层，直至穿过下面的不锈钢模板通孔；将上下不锈钢模板连通中间夹着的氟塑料薄膜、聚丙烯薄膜以及孔中的碳纤维一起移入一个市售的氟塑料烧结炉；烧结完成后将其卷曲焊接，可得管状氟塑料换热结构。

【技术实现步骤摘要】
氟塑料换热结构的制备方法本申请是申请日为2016年7月1日，申请号为2016105068090，名称为氟塑料换热结构的中国专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及一种氟塑料换热结构，具体涉及一种利用高导热碳纤维强化换热的氟塑料换热结构，属于强化换热

技术介绍
氟塑料并不是很好的换热材料，但是由于它耐腐蚀防老化，在一些特殊的应用场合，也常常被用来制造换热器。氟塑料换热器已广泛用于烟气余热回收、海水淡化、化工、酸洗、电镀、医药、阳极氧化等领域。氟塑料的导热系数很低，比金属差2~4个数量级，所以总传热系数只有普通管壳式换热器的1/5~1/3。碳纤维（CF）导热系数非常高，聚丙烯腈（PAN）基碳纤维的导热系数约为30~150W/（m×K），而中间相沥青（MPP）基碳纤维的导热系数约为120~950W/（m×K）。CF的导热性能优异，人们自然会想到用它作填料制备高导热复合材料，尤其是高导热氟塑料。然而，很多研究发现，向氟塑料里添加碳纤维并没有很显著地提复合材料的导热系数，例如：文献（ThermalconductivityofPTFEcompositesfilledwithgrap本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氟塑料换热结构的制备方法，其特征是它包括如下步骤：首先选取市售的高导热碳纤维丝束为原料，丝束为连续的长丝，通过实验测定其导热系数λ，碳纤维单丝直径d，丝束直径D的数值；根据应用需要并考虑密封渗漏风险，综合确定氟塑料换热结构基体的设计厚度t；所述的高导热碳纤维丝束在氟塑料基体表面上要达到一定的分布密度r，r用其径向横截面积的总和与氟塑料基体上下表面平均面积的百分比表示，根据基体厚度t按如下关系确定： r≥6000×t/λ×100%，并且10%≥r≥1%；上纤毛肋长度lhot，根据基体厚度t、碳纤维轴向导热系数λ、碳纤维单丝直径d以及热流体与上纤毛肋表面对流换热系数hhot按照关系式lho...

【技术特征摘要】
1.一种氟塑料换热结构的制备方法，其特征是它包括如下步骤：首先选取市售的高导热碳纤维丝束为原料，丝束为连续的长丝，通过实验测定其导热系数λ，碳纤维单丝直径d，丝束直径D的数值；根据应用需要并考虑密封渗漏风险，综合确定氟塑料换热结构基体的设计厚度t；所述的高导热碳纤维丝束在氟塑料基体表面上要达到一定的分布密度r，r用其径向横截面积的总和与氟塑料基体上下表面平均面积的百分比表示，根据基体厚度t按如下关系确定：r≥6000×t/λ×100%，并且10%≥r≥1%；上纤毛肋长度lhot，根据基体厚度t、碳纤维轴向导热系数λ、碳纤维单丝直径d以及热流体与上纤毛肋表面对流换热系数hhot按照关系式lhot≥2λd/(hhot×t)确定；下纤毛肋长度lcool，根据t、λ、d以及冷流体与下纤毛肋表面对流换热系数hcool按照关系式lcool≥2λd/(hcool×t)确定；选取两块厚度10毫米矩形不锈钢平板作为模板，模板长比l长100毫米，宽比w宽100毫米，长、宽方向距离边界50毫米以内区域用于布置定位孔和紧固螺栓，除此之外为中心区域，布置有圆形的上下通孔，孔直径大小与D相同，孔与碳纤维丝束一一相对应；将上述不锈钢模板其中一块平放；选取市售的氟塑料薄膜为原料，薄膜厚度为百微米量级，裁剪成长、宽比l和w各多出10毫米的矩形，将其平铺于不锈钢模板之上，覆盖模板的中心区域；根据设计的氟塑料基体厚度t，继续向上叠加氟塑料薄膜，使氟塑料薄膜的堆积厚度达到t的110%；选取市售的聚丙烯塑料薄膜为原料，薄膜厚度为百微米量级，裁剪成长、宽比l和w各多出10毫米的矩形，将其平铺于上述氟塑料薄膜之上，边缘与氟塑料薄膜对齐，继续向上叠加聚丙烯塑料薄膜；根据设计的上纤毛肋长度lhot，将一定数量的聚丙烯塑料薄膜向上堆积，使其堆积厚度达到lhot的220%；重复步骤7中的操作方法，在聚丙烯塑料薄膜之上再叠加厚度为t的110%的氟塑料薄膜；重复步骤8中的操作方法，在氟塑料薄膜之上再叠加聚丙烯塑料薄膜，厚度控制在lcool的220%；重复步骤9中的操作方法，在聚丙烯塑料薄膜之上再叠加厚度为t的110%的氟塑料薄膜；将另一块不锈钢模板盖在氟塑料薄膜之上，使其所有开孔的位置与最下面的不锈钢模板开孔位置完全对应，通过紧固螺栓施加（2~5）×105帕斯卡的压强，将交错堆积的氟塑料薄膜、聚丙烯薄膜压紧、压实、压平整；采用激光打孔机通过不锈钢模板中心区域的通孔在氟塑料薄膜、聚丙烯薄膜上打出通孔，该孔直径约为D/2，其中心位置与不锈钢模板上的孔中心位置一致；将高导热碳纤维丝束从上面的不锈钢模板通孔中穿过，依次通过氟塑料薄膜层、聚丙烯薄膜层、氟塑料薄膜层、聚丙烯薄膜层、氟塑料薄膜层，直至穿过下面的不锈钢模板通孔；将所有的通孔用高导热碳纤维丝束穿过后，剪裁掉不锈钢模板之外的多余碳纤维；将上下不锈钢模板连通中间夹着的氟塑料薄膜、聚丙烯薄膜以及孔中的碳纤维一起移入一个市售的氟塑料烧结炉，由水平放置转为竖直放置；抽除炉内空...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志刚，梁世强，许敏，
申请(专利权)人：山东省科学院能源研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37