RU2232786C2 - Композиционный материал и способ его получения для реализации требуемого коэффициента теплопередачи - Google Patents
Композиционный материал и способ его получения для реализации требуемого коэффициента теплопередачи Download PDFInfo
- Publication number
- RU2232786C2 RU2232786C2 RU2002112399/04A RU2002112399A RU2232786C2 RU 2232786 C2 RU2232786 C2 RU 2232786C2 RU 2002112399/04 A RU2002112399/04 A RU 2002112399/04A RU 2002112399 A RU2002112399 A RU 2002112399A RU 2232786 C2 RU2232786 C2 RU 2232786C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- polymer
- heat
- composite material
- heat transfer
- filler
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
Abstract
Описывается композиционный материал, содержащий матрицу из кремнийорганического или фторорганического полимера, в зависимости от максимальной температуры теплоносителей в теплообменнике, и наполнитель - графит, или медь, или железо в таких количествах, которые позволяют получить материал с требуемыми теплостойкостью, коэффициентом теплопроводности, углом смачивания, плотностью и коррозионной стойкостью, и способ его получения смешивания порошков кремнийорганического или фторорганического полимеров с наполнителями - графитом, или медью, или железом в количествах, определенных по требуемым коэффициенту теплопередачи, коррозионной стойкости, углу смачивания, плотности и механической прочности материала, с последующим нагреванием однородной смеси до вязкотекучего состояния ниже температуры деструкции полимера, и горячим прессованием, или горячим динамическим прессованием, или экструзией пасты и термообработкой. Техническим результатом является использование композиционного материала в теплообменниках, предназначенных для установки на транспортные и стационарные установки и эксплуатации в агрессивных и неагрессивных средах с различными параметрами теплоносителей. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 табл., 4 ил.
Description
Изобретение относится к созданию композиционных материалов на основе полимеров, предназначенных преимущественно для изготовления стенок теплообменных аппаратов, разделяющих теплоносители, и работающих в агрессивных, малоагрессивных и не агрессивных средах при капельной и пленочной конденсации водяных паров на тепловоспринимающих поверхностях, а также конвективной передаче теплоты от горячего теплоносителя к стенке(ам) и от стенки(ок) к холодному теплоносителю и может быть использовано как на стационарных теплоэнергетических установках, так и в системах двигателей транспортных средств.
Известна полимерная композиция (SU №1534045, С 08 К 3/08, C 08 L 77/02. Бюл. №1, 1990), содержащая в маc.%: металлический наполнитель из смеси порошков разнородных металлов 1,0-7,0, минеральный полимер 0,5-5,0 и полиамид 88-98,5, который стоек к абразивному изнашиванию, гидроабразивной эрозии и воздействию агрессивных сред.
Недостатками этого материала являются низкие рабочая температура и теплопроводность при его применении для изготовления теплопередающих стенок теплообменников.
Наиболее близким к заявленному композиционному материалу для реализации требуемого коэффициента теплопередачи по технической сущности и достигаемому результату являются пресс-материалы на основе кремнийорганических смол (Кацнельсон М.Ю., Балаев Г.А. Пластические массы: свойства и применение. Справочник. - Л.: Химия, 1982). Они могут эксплуатироваться при температуре от -60 до 300°С, стойкие в серной и соляной кислотах, стабильные в бензине и смазочных маслах, влагостойки, гидрофобны, армируются металлами и имеют низкую теплопроводность 0,3-0,42 Вт/(м·К).
Основным недостатком этих материалов является низкая их теплопроводность при их применении для изготовления теплопередающих стенок теплообменников.
Известен способ разработки антифрикционного фторопластового композиционного материала с взаимопроникающей металлополимерной структурой (С.В.Сенков, А.А.Гуров и др. Получение фторопластовых композиционных материалов со взаимопроникающей металлополимерной структурой. - Пластические массы, 1991, №10), которая обеспечивает высокую плотность распределения пространственной металлической сетки в полимерной матрице, термодинамическую совместимость армирующего материала и наполнителя, рациональное соотношение компонентов, обеспечивающее сочетание высоких проводящих и прочностных свойств с пленкообразующей способностью полимерной матрицы, связанность частиц наполнителя с армирующим материалом и отсутствие остаточной пористости.
Недостатком этого способа является то, что он разработан для получения фторопластового композиционного материала триботехнического назначения и может только частично распространен на разработку новых материалов теплотехнического назначения.
Наиболее близким к заявленному способу получения композиционного материала для реализации требуемого коэффициента теплопередачи по технической сущности и достигаемому результату является способ получения композиционных материалов с заданными физико-механическими свойствами (Гаврилин И.В. Композиционные материалы в машиностроении: Обзорная информация. - М.: 1989, 40 с.), в котором эти свойства в первом приближении определяются суммой свойств составляющих компонентов пропорционально их количеству. После определения количественного состава компонентов композиционного материала готовится однородная смесь из этих компонентов, а затем она подвергается формообразованию различными способами.
Недостатком этого способа является то, что каждый компонент в смеси оказывает сложное влияние на физико-механические свойства получаемого материала. Одни свойства они могут улучшать, а другие ухудшать, поэтому в каждом конкретном случае необходимо знать точно какие полимеры и наполнители и в каком количестве нужно использовать, чтобы получить материал с заданными свойствами.
Технический результат - создание композиционного материала термически стойкого, с высокими механическими свойствами, стойкого в агрессивных средах, гидрофобного, легкого и дешевого, обеспечивающего капельную конденсацию паров жидкости на тепловоспринимающих поверхностях теплообменника и передающее тепло от горячего теплоносителя к холодному с заданным коэффициентом теплопередачи при движении в этом теплообменнике агрессивных, слабоагрессивных и не агрессивных сред.
Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений достигается тем, что композиционный материал для реализации требуемого коэффициента теплопередачи, включающий матрицу из кремнийорганического полимера - полиоргансилоксана или полиоргансилоксана, модифицированного полиэфиром, или эпоксидным полимером, или фторорганическим полимером, или кремнийорганическими соединениями, или матрицу из фторорганического соединения, особенностью является то, что содержит:
- в объеме матрицы наполнитель, выполненный из графита, меди, железа с размером частиц 10-60 мкм в количестве, необходимом для получения требуемого коэффициента теплопередачи в теплообменном аппарате при капельной конденсации паров жидкости на тепловоспринимающих стенках и движении в нем химически активного теплоносителя;
- в качестве фторорганического полимера содержит политрифторхлорэтилен или политетрафторэтилен;
- наполнитель - железо, содержащее 0,005% по массе никеля для повышения его теплопроводности.
Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений достигается тем, что в способе получения композиционного материала для реализации требуемого коэффициента теплопередачи, включающем механическое смешение гранулированного или тонкодисперсного порошка полимера с порошком наполнителя до образования однородной смеси, нагрев этой смеси до вязкотекучего состояния ниже температуры деструкции полимера, горячее прессование или горячее динамическое прессование или экструзию пасты и термообработку, особенностью является то, что:
- в качестве полимера используют кремнийорганический полимер или фторорганический полимер, а в качестве наполнителя - графит, или медь, или железо с размерами частиц 10-60 мкм в количестве, необходимом для получения величины коэффициента теплопроводности композиционного материала, определенную по требуемому коэффициенту теплопередачи через разделяющую(ие) стенку(и) теплоносителей при определенных коэффициентах теплоотдачи от горячего теплоносителя к стенке(ам) и от стенки(ок) к холодному теплоносителю;
- используют для определения количества добавляемого в смесь наполнителя - графита, или меди, или железа, полученные зависимости между теплопроводностью композиционного материала и количеством добавляемых в кремнийорганические и фторорганические полимеры графита, меди и железа;
- используют в качестве наполнителя - графит, или медь, или железо в количестве, не превышающем 80% по объему от смеси композиционного материала, при этом, если коэффициент теплопередачи через разделяющую(ие) стенку(и) теплоносителей остается ниже требуемого, то увеличивают коэффициент теплоотдачи от горячего теплоносителя к стенке(ам), или от стенки(ок) к холодному теплоносителю, или от горячего теплоносителя к стенке(ам) и от стенки(ок) к холодному теплоносителю;
- расплавляют твердый кремнийорганический полимер до вязкотекучего состояния, добавляют в него порошок наполнителя - графит, или медь, или железо и перемешивают их до образования однородной смеси, производят горячее прессование, или горячее динамическое прессование, или экструзию.
На фиг.1-4 показано изменение коэффициента теплопередачи в зависимости от теплопроводности и толщины стенки при различных условиях теплообмена.
При передаче теплоты через плоскую стенку и цилиндрические трубы с отношением наружного диаметра к внутреннему dн/dв≤1,5 пользуются уравнением
F - теплопередающая поверхность;
tT1 и tT2 - температура горячего и холодного теплоносителей;
К - коэффициент теплопередачи, который определяется по уравнению
где α1 - коэффициент теплоотдачи от горячего теплоносителя к стенке;
α2 - коэффициент теплоотдачи от стенки к холодному теплоносителю;
δст - толщина стенки;
λМ - коэффициент теплопроводности материала.
Если в уравнении 2 один из коэффициентов α1, α2 и λМ стремится к нулю, то К тоже будет стремиться к нулю. Следовательно, для реализации высокого коэффициента К необходимо стремиться не только к увеличению α1, α2 и λМ, но и к выравниванию отношений 1/α1, 1/α2, и δст/λM, т.е. 1/α1, ≈l/α2, ≈δст/λM.
Диапазон изменения α1 и α2 в Вт/(м2·К) составляет при:
вынужденной конвекции газов 10-500
вынужденной конвекции воды 500-2·104
пленочной конденсации водяного пара 4·103-104
капельной конденсации водяного пара 4·104-105
капельной конденсации водяного пара из газов 500-4·104
По формуле 2 были определены значения К для наиболее реальных λM=0,05-400 Вт/(м2·к) и δст=1,2 и 3 мм при:
- слабой капельной конденсации водяного пара (α1=4·104 Вт/(м2·К)) и слабой вынужденной конвекции воды (α2=500 Bт/(м2·К));
- слабой пленочной конденсации водяного пара (α1=4·103 Вт/(м2·К)) и слабой вынужденной конвекции воды (α2=500 Bт/(м2·К));
- слабой вынужденной конвекции газа (α1=50 Вт/(м2·К)) и слабой вынужденной конвекции воды (α2=500 Bт/(м2·К));
- слабой капельной конденсации водяного пара (α1=4·104 Вт/(м2·К)) и сильной вынужденной конвекции воды (α2=2·104 Bт/(м2·К));
- слабой пленочной конденсации водяного пара (α1= 4·103 Вт/(м2·К)) и сильной вынужденной конвекции воды (α2=2·104 Bт/(м2·К));
- слабой вынужденной конвекции газа (α1=50 Вт/(м2·К)) и сильной вынужденной конвекции воды (α2=2·104 Вт/(м2·К));
- сильной капельной конденсации водяного пара (α1=105 Вт/(м2·К)) и слабой вынужденной конвекции воды (α2=500 Вт/(м2·К));
- сильной пленочной конденсации водяного пара (α1=104 Вт/(м2·К)) и слабой вынужденной конвекции воды (α2=500 Вт/(м2·К));
- сильной вынужденной конвекции газа (α1=500 Вт/(м2·К)) и слабой вынужденной конвекции воды (α2=500 Вт/(м2·К));
- сильной капельной конденсации водяного пара (α1=105 Вт/(м2·К)) и сильной вынужденной конвекции воды (α2=2·104 Вт/(м2·К));
- сильной пленочной конденсации водяного пара (α1=104 Вт/(м2·К)) и сильной вынужденной конвекции воды (α2=2·104 Вт/(м2·К));
- сильной вынужденной конвекции газа (α1=500 Вт/(м2·К)) и сильной вынужденной конвекции воды (α2=2·104 Вт/(м2·К)).
По результатам расчетов построены графики на фиг.1-4. На фиг.1.1, 2 и 3 - α1=4·104 Вт/(м2·К), α2=500 Вт/(м2·К) и δст=1,2 и 3 мм; 4, 5 и 6 - α1=4·103 Вт/(м2·К), α2=500 Вт/(м2·К) и δст=1,2 и 3 мм; 7, 8 и 9 - α1=50 Вт/(м2·К), α2=500 Вт/(м2·К) и δст=1,2 и 3 мм. На фиг.2.1, 2 и 3 - α1=4·104 Вт/(м2·К), α2=2·104 Вт/(м2·К) и δст=1,2 и 3 мм; 4, 5 и 6 - α1=4·103 Вт/(м2·К), α2=2·104 Вт/(м2·К) и δст=1,2 и 3 мм; 7, 8 и 9 - α1=50 Вт/(м2·К), α2=2·104 Вт/(м2·К) и δст=1,2 и 3 мм. На фиг.3.1, 2 и 3 - α1=105 Вт/(м2·К), α2=500 Вт/(м2·К) и δст=1,2 и 3 мм; 4, 5 и 6 - α1=104 Вт/(м2·К), α2=500 Вт/(м2·К) и δст=1,2 и 3 мм; 7, 8 и 9 - α1=500 Вт/(м2·К), α2=500 Вт/(м2·К) и δст=1,2 и 3 мм. На фиг.4.1, 2 и 3 - α1=105 Вт/(м2·К), α2=2·104 Вт/(м2·К) и δст=1,2 и 3 мм; 4, 5 и 6 - α1=104 Вт/(м2·К), α2=2·104 Вт/(м2·К) и δст=1,2 и 3 мм; 7, 8 и 9 - α1=500 Вт/(м2·К), α2=2·104 Вт/(м2·К) и δст=1,2 и 3 мм.
При сильной и слабой капельной и пленочной конденсации водяных паров и слабой и сильной вынужденной конвекции воды коэффициент теплопередачи существенно зависит как от λМ, так и δст (фиг.1, 2, 3 и 4). При приближении λM к 0,05 Вт/(м·К) (нижнему пределу) и к 400 Вт/(м·К) (верхнему пределу влияние λM на коэффициент теплопередачи значительно уменьшается).
При слабой вынужденной конвекции газов (α1=50 Вт/(м2·К)) и слабой вынужденной конвекции воды (α2=500 Вт/(м2·К)) - фиг.1 (кривые 7, 8 и 9) и сильной вынужденной конвекции газа (α1=500 Вт/(м2·К)) и сильной вынужденной конвекции воды (α2=2·104 Вт/(м2·К)) - фиг.3 (кривые 7, 8 и 9) и сильной вынужденной конвекции газа (α1=500 Вт/(м2·К)) и сильной вынужденной конвекции воды (α2=2·104 Вт/(м2·К)) - фиг.4 (кривые 7, 8 и 9) коэффициент теплопроводности материала оказывает наибольшее влияние на коэффициент теплопередачи в области низких λM ≈ 0,05-0,1 Вт/(м·К), затем по мере увеличения λМ его влияния на этот коэффициент уменьшается и в области λM ≈ 3 Вт/(м·К) практически прекращается.
При слабой вынужденной конвекции газа (α1=50 Вт/(м2·К)) и сильной вынужденной конвекции воды (α2=2·104 Вт/(м2·К)) - фиг.2 (кривые 7, 8 и 9) коэффициент теплопередачи получается на много меньше, чем при слабых капельной (α1=4·104 Вт/(м2·К)) и пленочной (α1=4·103 Вт/(м2·К)) и сильной вынужденной конвекции воды (α2=2·104 Вт/(м2·К)) - фиг.2 (кривые 1, 2, 3 и 4, 5, 6, соответственно).
При слабых капельной (α1=4·104 Вт/(м2·К)) и пленочной (α1=4·103 Вт/(м2·К) конденсации водяных паров и слабой вынужденной конвекции воды (α2=2·104 Вт/(м2·К)) - фиг.2 (кривые 1, 2, 3 и 4, 5, 6, соответственно), а также при сильных капельной (α1=105 Вт/(м2·К)) и пленочной (α1=104 Вт/(м2·К) конденсации водяных паров и сильной вынужденной конвекции воды (α2=2·104 Вт/(м2·К)) - фиг.4 (кривые 1, 2, 3 и 4, 5, 6, соответственно) кривые коэффициента теплопередачи уже начинают отличаться при λM больше 1, а в области высоких λM, значительно превышающих 1, отношение коэффициентов теплопередач может достигнуть 2,5-3,9.
Проведенные расчетно-теоретические исследования показывают, как существенно влияет на коэффициент теплопередачи теплопроводность материала и толщина разделяющих стенок теплообменника. Кроме этого, от рода применяемого материала зависят условия теплообмена, определяемые гидрофобностью материала, так как при несмачиваемом материале возникает капельная конденсация, а при смачиваемом - пленочная.
При создании композиционных материалов необходимо учитывать влияние матрицы и наполнителей не только на повышение теплопроводности, но и на улучшение или ухудшение его гидрофобности в дополнение к другим требуемым свойствам. Так, при введении в полимер графита гидрофобные свойства композиционного материала будут не ниже чем полимера, а при его наполнении металлами смачиваемость создаваемого материала возрастет.
В случае теплопередачи через разделяющую стенку, когда теплоотдача при капельной конденсации значительно превосходит теплоотдачу при пленочной и, изменение коэффициента теплопроводности материала стенки оказывает сильное влияние на коэффициент теплопередачи при движении в теплообменнике агрессивных(ой) сред(ы) с температурой ниже 300°С матрица из кремнийорганического полимера - полиоргансилоксана или полиоргансилоксана, модифицированного полиэфиром, или эпоксидным полимером, или фторорганическим полимером, или кремнийорганическими соединениями содержит наполнитель - графит размером частиц 10-60 мкм. Количество добавляемого графита в этот полимер определяется требуемым коэффициентом теплопередачи, до уровня которого необходимо поднять фактическое его значение. При этом нужно следить за тем, чтобы механическая прочность материала не снизилась ниже допускаемой по условиям эксплуатации, а объем наполнителя не превысил 80% объема получаемого материала.
Если температура теплоносителя или теплоносителей оказывается ниже 260°С, то матрица может содержать фторорганический полимер -политрифторхлорэтилен или политетрафторхлорэтилен.
Если теплопередача при капельной конденсации мало отличается чем при пленочной, теплоносители являются малоагрессивными или не агрессивными, требуется высокая прочность разделяющих стенок и значительное повышение коэффициента теплопередачи, то композиционный материал включает наполнитель - медь размером частиц 10-60 мкм, имеющую более высокую теплопроводность и механическую прочность чем графит. Он содержит матрицу из кремнийорганического полимера при температуре теплоносителя(ей) ниже 300°С, а при их температуре ниже 260°С он может включать фторорганический полимер. При применении в качестве наполнителя меди вместо графита плотность получаемого материала будет выше, а следовательно, и масса теплообменника, изготовленного из этого материала, будет значительно больше, что необходимо учитывать при его установке на транспортное средство.
Если применяемые теплоносители в теплообменном аппарате не агрессивны, этот аппарат является стационарным, не требуется осуществления капельной конденсации водяных паров для повышения коэффициента теплопередачи и предъявляются высокие требования к его механической прочности, то композиционный материал включает более дешевый металл - железо размером частиц 10-60 мкм. Его матрица содержит кремнийорганический полимер при температуре горячего теплоносителя ниже 300°С, а при его температуре ниже 260°С он включает фторорганический полимер. Для повышения теплопроводности композиционного материала железный наполнитель содержит 0,005% по массе никеля.
Способ создания композиционного материала для реализации требуемого коэффициента теплопередачи осуществляют следующим образом. Определяют по требуемому коэффициенту теплопередачи при заданной толщине разделяющих стенок и определенных коэффициентах теплоотдачи от горячего теплоносителя к стенке и от стенки к холодному теплоносителю необходимую теплопроводность материала по уравнению:
Затем по максимальной температуре теплоносителей и условиям работы теплообменного аппарата выбирают полимерный материал в качестве матрицы, а также наполнитель. Если среда, в которой работает теплообменник, агрессивная, осуществляется конденсация водяных паров, а также этот теплообменник предназначен для установки на транспортные средства, то используют наполнитель - графит с размером частиц 10-60 мкм. Если среда слабоагрессивная, предъявляются высокие требования к механической прочности теплообменного аппарата, изменение состава материала не оказывает существенного влияния на коэффициент теплоотдачи от горячего теплоносителя к стенкам из-за перехода капельной конденсации в пленочную, этот аппарат разрабатывается для работы в стационарных условиях, то лучше в качестве наполнителя использовать медь с размером частиц 10-60 мкм, которая имеет очень высокую теплопроводность. В этом случае может быть использовано более дешевое вещество - железо с размером частиц 10-60 мкм. При добавлении в чистое железо 0,005% Ni его теплопроводность возрастает более чем в 3 раза. Для определения количества наполнителя, необходимого для добавления в композиционную смесь, устанавливают зависимость между коэффициентом теплопередачи и соотношением полимера и наполнителя. По полученной зависимости находят требуемое количество наполнителя, которое необходимо добавить в гранулированный или тонкодисперсный порошок полимера для образования смеси композиционного материала. Эту смесь тщательно перемешивают до образования однородной смеси, нагревают ее до вязкотекучего состояния ниже температуры деструкции полимера, производят горячее, или горячее динамическое прессование, или экструзию пасты и термообработку. При температуре теплоносителей ниже 300°С используют в качестве полимера кремнийорганическое(ие) соединение(я), а при снижении этой температуры ниже 260°С может применяться фторорганическое(ие) соединение(я). При образовании смеси композиционного материала необходимо следить за тем, чтобы наполнителя в нем не превышало 80% по объему. При этом, если коэффициент теплопередачи через разделяющую(ие) стенку(и) теплоносителей остается ниже требуемого, то увеличивают коэффициент теплоотдачи до рациональных значений от горячего теплоносителя к стенке(ам) или от стенки(ок) к холодному теплоносителю или от горячего теплоносителя с стенке(ам) и от стенки(ок) к холодному теплоносителю. Смесь композиционного материала приготавливают не только путем перемешивания порошков полимера и наполнителя, но и расплавлением кремнийорганического полимера до вязкотекучего состояния, если он производится не в виде порошка, добавлением в него наполнителя - графита, или меди, или железа и их перемешиванием до образования однородной массы. Затем производят горячее прессование, или горячее динамическое прессование, или экструзию.
Для проверки реальности предлагаемых решений были изготовлены образцы из политетрафторэтилена (фторопласта-4) с наполнителями графитом, медью, железом и алюминием. При приготовлении смеси композиционных материалов использовались вышеуказанный полимер и вышеперечисленные наполнители в количестве mнап=20 и 30 г. Общий объем смеси принимался равным Vоб=22 см3. При известных mнап и Voб и плотности наполнителя ρнап и полимера ρпол были определены масса полимера mпол и его объем Vпол, объемы наполнителей Vнап, а также отношения объемов наполнителей к общему объему Vнап/Vоб, масс наполнителей к общей массе смеси mнап/mоб. Результаты расчетов сведены в таблицу 1.
Из полученной смеси изготавливались образцы методом динамического прессования, затем подвергались механической обработке. При этом образцы, сделанные из материалов с алюминиевым наполнителем (Vнап/Vоб,=0,34 и 0,50) разрушились из-за плохой смачиваемости этого металла полимером и его окисления на воздухе до Аl2O3 при перемешивании с полимером. С остальными образцами были проведены испытания для определения гидрофобности (угла смачивания α), коэффициента теплопроводности λM, механической прочности при сжатии δсж, а также коррозионной стойкости q, которая проводилась в растворе серной кислоты с рН 2,3. Полученные результаты сведены в таблицу 2.
Преимущество разработанных композиционного материала и способа его получения для реализации требуемого коэффициента теплопередачи по сравнению с аналогами и прототипами заключается в следующем:
- предложены варианты состава композиционного материала для реализации требуемого коэффициента теплопередачи и приемлемого для изготовления теплообменников, работающих в агрессивных и не агрессивных средах при различных параметрах теплоносителей и условиях эксплуатации;
- разработан простой и дешевый способ получения композиционного материала для реализации требуемого коэффициента теплопередачи с минимальной трудоемкостью.
Claims (7)
1. Композиционный материал для реализации требуемого коэффициента теплопередачи, содержащий матрицу из кремнийорганического полимера - полиоргансилоксана или полиоргансилоксана, модифицированного полиэфиром, или эпоксидным полимером, или фторорганическим полимером, или кремнийорганическими соединениями, или матрицу из фторорганического соединения, отличающийся тем, что содержит в объеме матрицы наполнитель, выполненный из графита, меди, железа с размером частиц 10÷60 мкм в количестве, необходимом для получения требуемого коэффициента теплопередачи в теплообменном аппарате при капельной конденсации паров жидкости на тепловоспринимающих стенках и движении в нем химически активного теплоносителя.
2. Композиционный материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве фторорганического полимера содержит политрифторхлорэтилен или политетрафторэтилен.
3. Композиционный материал по п.1, отличающийся тем, что содержит наполнитель железо, содержащий 0,005% по массе никеля для повышения его теплопроводности.
4. Способ получения композиционного материала для реализации требуемого коэффициента теплопередачи, включающий механическое смешение гранулированного или тонкодисперсного порошка полимера с порошком наполнителя до образования однородной смеси, нагрев этой смеси до вязкотекучего состояния ниже температуры деструкции полимера, горячее прессование или горячее динамическое прессование или экструзию пасты и термообработку, отличающийся тем, что в качестве полимера используют кремнийорганический полимер или фторорганический полимер, а в качестве наполнителя - графит, или медь, или железо с размерами частиц 10÷60 мкм в количестве, необходимом для получения величины коэффициента теплопроводности композиционного материала, определенную по требуемому коэффициенту теплопередачи через разделяющую(ие) стенку(и) теплоносителей при определенных коэффициентах теплоотдачи от горячего теплоносителя к стенке(ам) и от стенки(ок) к холодному теплоносителю.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что используют для определения количества добавляемого в смесь наполнителя - графита, или меди, или железа, полученные зависимости между теплопроводностью композиционного материала и количествами добавляемых в кремнийорганические и фторорганические полимеры графита, меди и железа.
6. Способ по п.4, отличающийся тем, что используют в качестве наполнителя графит, или медь, или железо в количестве, не превышающем 80% по объему от смеси композиционного материала, при этом если коэффициент теплопередачи через разделяющую(ие) стенку(и) теплоносителей остается ниже требуемого, то увеличивают коэффициент теплоотдачи от горячего теплоносителя к стенке(ам), или от стенки(ок) к холодному теплоносителю, или от горячего теплоносителя к стенке(ам) и от стенки(ок) к холодному теплоносителю.
7. Способ по п.4, отличающийся тем, что расплавляют твердый кремнийорганический полимер до вязкотекучего состояния, если он производится не в виде порошка, добавляют в него порошок наполнителя графит, или медь, или железо и перемешивают их до образования однородной смеси, производят горячее прессование или горячее динамическое прессование или экструзию.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002112399/04A RU2232786C2 (ru) | 2002-05-08 | 2002-05-08 | Композиционный материал и способ его получения для реализации требуемого коэффициента теплопередачи |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002112399/04A RU2232786C2 (ru) | 2002-05-08 | 2002-05-08 | Композиционный материал и способ его получения для реализации требуемого коэффициента теплопередачи |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002112399A RU2002112399A (ru) | 2003-12-10 |
| RU2232786C2 true RU2232786C2 (ru) | 2004-07-20 |
Family
ID=33412460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002112399/04A RU2232786C2 (ru) | 2002-05-08 | 2002-05-08 | Композиционный материал и способ его получения для реализации требуемого коэффициента теплопередачи |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2232786C2 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2516402C2 (ru) * | 2010-02-16 | 2014-05-20 | Мексичем Аманко Холдинг С.А. Де С.В. | Теплопередающие составы |
| RU2739728C1 (ru) * | 2020-07-08 | 2020-12-28 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева" | Способ создания металлокомпозита с предсказуемой теплопроводностью |
| RU2748669C1 (ru) * | 2020-07-08 | 2021-05-28 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева" | Способ создания двухкомпонентного композита с заданной теплопроводностью |
-
2002
- 2002-05-08 RU RU2002112399/04A patent/RU2232786C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| КАЦНЕЛЬСОН М.Ю. и др. Пластические массы. Справочник, Химия. - Л., 1978, с. 101-104, 228-232. СЕНКОВ С.В. и др. Получение фторопластовых композиционных материалов со взаимопроницаемой металлопроникаемой структурой. ПЛАСТИЧЕСКИЕ МАССЫ, №10, 1991, с. 11. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2516402C2 (ru) * | 2010-02-16 | 2014-05-20 | Мексичем Аманко Холдинг С.А. Де С.В. | Теплопередающие составы |
| RU2739728C1 (ru) * | 2020-07-08 | 2020-12-28 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева" | Способ создания металлокомпозита с предсказуемой теплопроводностью |
| RU2748669C1 (ru) * | 2020-07-08 | 2021-05-28 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева" | Способ создания двухкомпонентного композита с заданной теплопроводностью |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wei et al. | Enhanced thermal conductivity of epoxy composites by constructing aluminum nitride honeycomb reinforcements | |
| Sadeghinezhad et al. | Parametric study on the thermal performance enhancement of a thermosyphon heat pipe using covalent functionalized graphene nanofluids | |
| Raveshi et al. | Experimental investigation of pool boiling heat transfer enhancement of alumina–water–ethylene glycol nanofluids | |
| KR101756691B1 (ko) | 절연 시트, 회로기판 및 절연 시트의 제조방법 | |
| JP5322894B2 (ja) | 絶縁性熱伝導シートの製造方法、絶縁性熱伝導シート及び放熱部材 | |
| JP2006284167A (ja) | 内面コーティングを備えたヒートパイプヒューザロール | |
| WO2012127546A1 (ja) | 放熱部材およびその製造方法 | |
| US11815317B2 (en) | Net shape moldable thermally conductive materials | |
| Sajjad et al. | Nucleate pool boiling of sintered coated porous surfaces with dielectric liquid, HFE-7200 | |
| Katarkar et al. | Experimental study of pool boiling enhancement using a two-step electrodeposited Cu–GNPs nanocomposite porous surface with R-134a | |
| RU2232786C2 (ru) | Композиционный материал и способ его получения для реализации требуемого коэффициента теплопередачи | |
| Subramanian et al. | Sol-gel synthesis and characterization of microencapsulated strontium titanate-myristic acid phase change material for thermal energy storage | |
| WO2015029407A1 (ja) | 絶縁性熱伝導シート | |
| Lim et al. | Extraordinary enhancement of nucleate pool boiling on intrinsically biphilic graphene nanostructured surfaces | |
| Wang et al. | Experimental study on hydraulic and thermal characteristics of composite porous wick with spherical–dendritic powders | |
| Zhang et al. | Development of a composite structured surface for durable anti-hydrate and enhancing thermal conductivity | |
| Ding et al. | Bulk expansion effect of gallium-based thermal interface material | |
| Yu et al. | Thermal Conductivity and Microstructure of Cu-Coated Graphite Flake/Ti Alloy Composites Fabricated by Spark Plasma Sintering | |
| JP7308426B1 (ja) | 窒化ホウ素被覆熱伝導性粒子及びその製造方法並びに熱伝導樹脂組成物及び熱伝導性成形体 | |
| JP2021167367A (ja) | 液状組成物、含浸基材、ポリマー担持基材の製造方法及び積層体の製造方法 | |
| WO2004099306A1 (en) | Thermally conductive fluorocarbon polymer composite | |
| Sun et al. | Forced boiling of nonazeotropic immiscible mixture in a supercapillary microchannel array for ultra-high heat flux removal with chip junction temperature below 85° C | |
| JP2020063179A (ja) | 窒化ホウ素被覆粒子材料及びその製造方法並びに熱伝導材料 | |
| Booddachan et al. | Advanced Loop Thermosiphon With Check Valve (ALT/CV): Thermal Performance and Behavior. | |
| Sireesha et al. | Advanced wick materials and structures for loop heat pipes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160509 |