阅读说明：本技术 基于陶瓷基复合树脂填料的气液传热装置及填料制备方法 (Gas-liquid heat transfer device based on ceramic matrix composite resin filler and filler preparation method ) 是由 郭亚东 褚世君 解彬 吴施鹏 徐荣 张昕 于 2020-07-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于陶瓷基复合树脂填料的气液传热装置及填料制备方法；该填料中,通过将树脂纤维和导热纤维添加到陶瓷基体中,形成了一种高效陶瓷基复合树脂耐腐蚀填料。相较与普通填料,陶瓷基复合树脂耐腐蚀填料拉伸强度和柔韧性更好,导热性能更佳,耐腐蚀能力更强。(The invention discloses a gas-liquid heat transfer device based on a ceramic matrix composite resin filler and a filler preparation method; in the filler, the resin fiber and the heat conducting fiber are added into the ceramic matrix to form the high-efficiency corrosion-resistant ceramic matrix composite resin filler. Compared with the common filler, the ceramic matrix composite resin corrosion-resistant filler has better tensile strength and flexibility, better heat-conducting property and stronger corrosion resistance.)

基于陶瓷基复合树脂填料的气液传热装置及填料制备方法

技术领域

本发明涉及填料领域，尤其涉及一种基于陶瓷基复合树脂填料的气液传热装置及填料制备方法。

背景技术

目前工业上应用的填料主要为波纹填料、环形和鞍形填料。波纹填料由多个单层波纹填料片组装而成。波纹填料按结构可分为丝网波纹填料、板波纹填料、脉冲波纹填料等，其材质又有纸质、金属、塑料和陶瓷等之分。环形和鞍形包括拉西环、鲍尔环、阶梯环、矩鞍环等，其材质有金属、塑料和陶瓷等之分。

上述塑料填料大多是通过在材料表面压制各种小孔、细纹或凸凹结构等来增加液体在填料表面分布的均匀性，以增大气液传热传质面积。但是由于材料本身都是疏水的，水流在材料表面难以形成水膜，而是以水滴或成股的方式流下，所以气液接触面积增大率较小，从而导致传热传质效率较低。

金属材质的填料则耐腐蚀性差，不能长期在碱性、酸性和盐溶液的环境中使用。

纸质填料不仅带强度差、有异味，而且长期使用在液体环境中还会有胶水溶解/分解的问题，从而导致出现填料片萎缩、松散、掉渣等现象，并导致传热传质效率下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于陶瓷基复合树脂填料的气液传热装置及填料制备方法，以解决上述技术问题。

本发明为解决上述技术问题，采用以下技术方案来实现：

一种基于陶瓷基复合树脂填料的气液传热装置，所述填料包括两条呈螺旋结构相互缠绕的边框、若干薄片，两条所述边框之间通过若干薄片连接，所述边框、薄片皆为陶瓷基复合树脂材质。

优选的，所述填料填充于通风道中，所述通风道顶部敞开，所述通风道底部固设有支撑孔板，所述支撑孔板上开设有若干通风孔。

优选的，所述薄片厚度为0.3-0.8mm。

优选的，所述填料本体具有粗糙的表面。

优选的，所述薄片为四边形。

一种基于陶瓷基复合树脂填料的气液传热装置的填料制备方法，包括如下步骤：

(1)按重量份计，选取50-60份陶瓷浆料、20-30份树脂纤维，将两种材料搅拌均匀，得到陶瓷浆料a；

(2)按重量份计，选取40-50份陶瓷浆料、10-20份的导热纤维，将两种材料搅拌均匀，得到陶瓷浆料b；

(3)将陶瓷浆料a注入到模具a中，干燥，在设定的压力下压制，得到预制体a；

(4)将预制体a放入模具b中，并加入陶瓷浆料b，干燥，在设定的压力下压制，烧结后得到陶瓷基复合树脂填料。

优选的，所述陶瓷浆料为陶瓷粉末、溶液和稳定剂混合制备。

优选的，所述溶液选自氧化硅溶胶、氧化铝溶胶、氧化锆溶胶、莫来石溶胶中的一种；所述稳定剂为氧化钇、钙、镁、氧化鈰中的一种。

优选的，所述导热纤维的热导率>100w/(mk)，所述导热纤维为碳纤维、金属纤维其中一种。

优选的，所述树脂纤维为聚乙烯(PE)纤维、聚氯乙烯(PVC)纤维、聚苯乙烯(PS)纤维、聚丙烯(PP)纤维和ABS纤维中的一种。

本发明的有益效果是：

(1)填料表面为粗糙表面，具有亲水性，使液体在填料表面有良好的均匀分布性，且具有较大的气液接触面积，提高传热传质效率；

(2)填料无毒无害、无异味，是新型环保型产品；

(3)填料中加入碳纤维等导热纤维，提高了传热效率；

(4)填料中加入聚丙烯(PP)纤维等树脂纤维，提高了结构的拉伸性和强度；

(5)填料陶瓷基体和加入的导热纤维、树脂纤维均为耐腐蚀材料，提高了填料的耐腐蚀程度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明填料的结构示意图；

附图标记：1-边框；2-薄片；3-通风道；4-支撑孔板；5-通风孔。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。

下面结合附图描述本发明的具体实施例。

实施例1

如图1-2所示，一种基于陶瓷基复合树脂填料的气液传热装置，填料包括两条呈螺旋结构相互缠绕的边框1、若干薄片2，薄片2为四边形，薄片2厚度为0.3-0.8mm，两条边框1之间通过若干薄片2连接，边框1、薄片2皆为陶瓷基复合树脂材质。

填料具有粗糙的表面，填料填充于通风道3中，通风道3顶部敞开，通风道3底部固设有支撑孔板4，支撑孔板4上开设有若干通风孔5。

一种基于陶瓷基复合树脂填料的气液传热装置的填料制备方法，包括如下步骤：

(1)按重量份计，选取50-60份陶瓷浆料、20-30份树脂纤维，将两种材料搅拌均匀，得到陶瓷浆料a；

(2)按重量份计，选取40-50份陶瓷浆料、10-20份的导热纤维，将两种材料搅拌均匀，得到陶瓷浆料b；

(3)将陶瓷浆料a注入到模具a中，干燥，在设定的压力下压制，得到预制体a；

(4)将预制体a放入模具b中，并加入陶瓷浆料b，干燥，在设定的压力下压制，烧结后得到陶瓷基复合树脂填料。

陶瓷浆料为陶瓷粉末、溶液和稳定剂混合制备。

溶液选自氧化硅溶胶、氧化铝溶胶、氧化锆溶胶、莫来石溶胶中的一种；稳定剂为氧化钇、钙、镁、氧化鈰中的一种。

导热纤维的热导率>100w/(mk)，导热纤维为碳纤维、金属纤维其中一种。

树脂纤维为聚乙烯(PE)纤维、聚氯乙烯(PVC)纤维、聚苯乙烯(PS)纤维、聚丙烯(PP)纤维和ABS纤维中的一种。

按上述方法制备填料，堆积在通风道3中，通过支撑孔板4支撑，液体从通风道3顶部进入通风道3，空气从支撑孔板2下方经通风孔5进入通风道3，空气与液体通过填料传热传质，填料尺寸2500mm×2000mm×1500mm，迎风面2500mm×2000mm。

对比例1

采用现有技术中通用的波纹状PP塑料填料片以串联的方式连接成填料，波高7mm，堆积在通风道3中，填料尺寸与实施例1相同。

对比例2

采用陶瓷材质鲍尔环散堆填料，堆积在通风道3中，填料尺寸与实施例1相同。

将实施例1与对比例1、2填料性能进行检测，结果表明，本发明实施例1大大提高空气与液体在填料表面的接触面积和接触时间，提高填料的传热传质效率10～30％。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。