שימוש בטיפוחים מעודדים בגראפיין כדי לשפר את תכונות פני השטח של מחליפי חום

חילופי חום הם מרכיבים בסיסיים במערך עצום של מערכות תעשייתיות, המשמש את הממשק העיקרי להעברה אנרגיה תרמית. מדור חשמל ו עיבוד פטרוכימי לשיווק HVAC ושיקום, יעילותם התפעולית מכתיבת צריכת האנרגיה הכוללת וטביעת הפחמן של תשתיות קריטיות.אתגר מתמשך עבור מהנדסים ומפעילי צמח הוא שמירה על ביצועי העברת חום שיא על מחזור החיים של רעייה, על תחילתה של קירור, על פני השטח המתקדם, במיוחד על פני השטח של שני מרכיבים מתקדמים, אשר מסייעות מתקדמות של חומרים אלה, אשר הוא שיפור מתמיד של פיתוח מגנטיים, כולל של חומרים מתקדמים, כולל של חומרים מתקדמים, כולל, כולל של כוח, כולל, כולל, כולל של ציפוי יעיל של חומרים מתקדמים, כולל של חומרים מתקדמים, כולל, הוא שמירה על פני השטח של כוח, כולל של כוח, כולל של כוח, כולל של כוח המשיכה יעילה מתקדמת, כולל של כוח, כולל של כוח המשיכה יעילה מתקדמת, כולל של כוח המשיכה יעילה מתקדמת, כולל של חומרים מתקדמים, כולל של כוח המשיכה של כוח המשיכה של כוח המשיכה יעילה מתקדמת ביותר של כוח המשיכה של חומרים מתקדמים, כולל של כוח, כולל של חומרים מתקדמים, כולל של חומרים מתקדמים, כולל של כוח המשיכה, כולל של ציפוי יעיל של כוח המשיכה של כוח המשיכה ביצועים מתקדמים, כולל פיתוח משטח מתכתי

התפקיד הקריטי של Surface Properties בביצועים של ה-Hick Exchanger

המקדם הכולל של העברת חום (U) של חילופי חום תלוי במספר רב של התנגדות בסדרה: ההתנגדות של סרט נוזל בצד החם, ההתנגדות של קיר התנהגות, ההתנגדות המטורפת, ואת ההתנגדות סרט נוזל בצד הקר. עבור יישומים רבים, ההתנגדות התרמית של הקיר עצמו הוא נמוך יחסית, במיוחד עבור צינורות מתכתיים דקים.

תכונות שטח כגון אופטימיזציה פסיבית:0 (החומרה) אנרגיה חופשית (הכולל) 1; 2FLT:2GroughnessFLT 3, ו-FLT:4surface כימיה זו-FLT:5 מי ששולט בדינמיקה של שכבות הגבול הללו ומנגנוני פיזור פחמן יעילים באופן משמעותי.

הבנה של Graphene: Structure, Properties, and Relevance to Coatings

Graphene הוא שכבת חד-אטומית של פחמן מסודרים בלחיצת דבש דו-ממדית.מבנה זה הוא בלוק הבניין עבור צינורות פחמן אחרים, כולל גרפן, צינורות פחמן, מלא יותרנים.מאז בידודו על ידי ג'ים נובולוב בשנת 2004, גרפן נחקרה באופן נרחב עבור התכונות הפיזיות יוצאות הדופן שלו, שרבים מהם מתאימים באופן ייחודי לציפוי פונקציונלי.

תכונות פיזיות וכימיקליות

(FLT:0) Exceptional Thermal Conductivity:cioFLT:1 ; Freestanding Single-layer גרפן מציג מוליכות תרמית של כ-5000 W/mK, אחד מהגבוהים מכל חומר ידוע.בעוד הערך הזה מופחת בציפויים מורכבים בשל phon מפוזרת בממשקים ובפגמים, אפילו חלק קטן של נכס זה יכול לשפר באופן משמעותי את התחבורה התרמית באמצעות שכבה, ביעילות להפחית את ההתנגדות התרמית עצמה.
(FLT:0)Extraordinary Mechanicalחוזק:FreaLT:1 עם מודולו של יאנג של - 1 TPa וכוח פנימי של -130 GPa, גרפן הוא החומר החזק ביותר שנמדד אי פעם.זה מקנה עמידות חסרת תקדים, ללבוש התנגדות, והגנת שחיקה על משטחים מצופים.
(FLT:0Chemical Inertness and Impermeability:FLT) 1 הענן האלקטרון הדחוס והמפוענח בגרפן הופך אותו לבלתי ניתן לכל מולקולות הגז, כולל הליום, חמצן וחוס מים.נכס זה יוצר מחסום יעיל במיוחד נגד סוכנים קורוזיים, מה שהופך אותו לתוסף אנטי-קורוזיוני עליון.
(FLT:0) שטח פני השטח ספקיטיבי גבוה: FLT:1 ערכים תאורטיים עולה 2600 m2 /g עבור גרפן חד-שכבת יחיד. יחס זה היבט גבוה מאפשר לו ליצור רשתות מחלחלות בתוך ממטריקס ציפוי ברמות טעינה נמוכה מאוד (בדרך כלל 0.5 עד 5 wt.%), למקסם את הביצועים עם תוספת חומרית מינימלית.
(FLT:0) לכימיה Surface Chemistry:FLT:1 Graphene oxide (GO), נגזרה עם שפע קבוצות פונקציונליות חמצן (hydroxyl, epoxy, carboxyl), מציעה פיזור מצוין ב פותרים קוטביים ויונקים פולימרים.זה יכול להיות מופחת עוד יותר (rGO) כדי לשחזר את הפונקציונליות וה הידרופוביות, מתן פלטפורמה גמישה עבור להתאים את התכונות הסופיות.

Graphene כתוספת פונקציונלית ב-Autoing Matrices

Graphene הוא לעתים רחוקות מיושם כמו סרט prise, מתמשך על פני משטחים תעשייתיים גדולים בשל העלות והמורכבות של טכניקות העברה בקנה מידה גדול במקום, זה משמש כמו תוספת פונקציונלי מפוזר בתוך ממטריקס מארח, כגון epoxy, פוליאוריטאן, סיליקון, או אפילו ציפוי מתכתי קרמיקה.המטרה היא ליצור ציפוי מורכב כי בו זמנית יורש את המאפיינים של יכולת רצויה (hetraterative), ו-afiler) ו-astrative תהליך קשה.

מכניזם מימון של הגדלת רכוש

(FLT:0) Barrier Effect:FLT:1 Graphene ננופליקים מחולק בתוך הממטריקס ליצור נתיב מעבדה עבור מינים מבולבלים (מים, חמצן, צ'ורידי) זה מרחיב באופן דרמטי את הנתיב diffusion, מוריד את ההיקף של הציפוי על ידי מספר פקודות של גודל.
(FLT:0) Thermal Percolation Network: כאשר ריכוז של פשיצי גרפן עולה על סף ההנצחה, הם יוצרים רשת התנהגותית המאפשרת תחבורה פונית.רשת זו גם מסייעת להגניח כתמים חמים מקומיים על פני פני השטח של החלפת החום, צמצום מתח תרמי ושיפור חלוקת הטמפרטורה.
(FLT:0) שינוי אתר נינקיה: FLT:1 נוכחות גרפן יכול לשנות את האנרגיה והחוספס של הציפוי, שינוי איך גבישים מתנפחים ומתרבים במהלך הסקאלה, או איך טיפות מים להיווצר במהלך ההדבקה.

היתרונות של Graphene-Enhanced Coatings for Heat Exchanger Surfaces

תוך קידוד גרפן לתוך הניסוח הציפוי מניב שיפורים ניתנים לכמת בכל אינדיקטורים ביצועי המפתח המוערכים ביותר בפעולות החלפת חום: יעילות העברת חום, יעילות תפעולית, וארוכות זמן.

1.הגדלה של ה-rmal Conductivity

ציפוי הגנה סטנדרטי, כגון epoxies ופוליאורתנים, הם אינסולטורים תרמיים (התנהגותית ריתמית -0.2-0.5 W / mK) החל ציפויים אלה, אפילו בשכבות דקות, באופן טבעי מציג התנגדות תרמי שיכולה לזרז את היתרונות המגן שלהם. Graphene-enenenKanced פונה ישירות מסחר זה.

שינוי זה הוא משמעותי במיוחד בתרחישים זרימה דו-phase נפוץ ב condensers, evaporators, צינורות חום.ממשק התרמית בין הקיר המוצק לבין נוזל הרתיחה או מתפתל הוא רגיש מאוד לנכסים משטח. ציפוי גרפן המשלב מוליכות תרמית מתונה עם יכולת רטובה מבוקרת יכול לקדם בועה או לשפוך, המוביל להעברה חום גבוהה יותר מאשר כמה מקרים של מתכת מוגברת, אפילו שיפור זהה באופן פעיל.

2.התרסיון העליון והתנגדות הרוסיון

קורוזיה היא גורם מוביל לכישלון בחילופי חום, במיוחד בסביבות אגרסיביות כגון קירור מים ים, עיבוד כימי, או טיפול בגז סוטור.ציפוי Graphene מספקים מנגנון הגנה כפול פעולה עבור תת-קרקעי מתכת.

ראשית, חוסר יכולת קיצונית של photchene flakes חוסמת פיזית את חדירה של מינים אגרסיביים. מחקרים הראו כי ציפויים מבוססי GO יכולים להפחית את צפיפות הנוכחית של קורוזיה על ידי יותר מ 99% בהשוואה מתכת חשופה ולספק שינוי חיובי משמעותי פוטנציאל קורוזיה.שני, התכונות המכאניות העליונות של גרפן מחזקות ציפוי, מניעת סדקים ודמדומים לעתים קרובות מכשולים מסורתיים בציפוי חום גבוה או ירידה חדה,

שליטה על אנרגיה ובסיסית

הצטברות של פיקדונות לא רצויים על פני השטח של העברת החום - היא הנטל התפעולי המשמעותי ביותר עבור חילופי חום, צמצום היעילות ועלויות תחזוקה מוגברת. ציפוי Graphene מציעים אסטרטגיה רבת עוצמה עבור הפחתה של הפחתה. על ידי כוונון הכימיה של הציפוי (למשל, על ידי שליטה ברמת חמצון או באמצעות גרפן פונקציונלי), מהנדסים יכולים להשיג שליטה מדויקת על פני פני אנרגיה.

(FLT:0)Biofouling:FLT:1, פני השטח החלקיים, הנמוך באנרגיה של ציפוי גרפן מופחת (rGO) יכול להפחית באופן משמעותי את הדבקות הראשונית של המיקרואורגניזמים, משבש היווצרות ביופיל.
(ב) ⁇ :0) ⁇ : ⁇ (ה) ,הנוכחות של גרפן משבשת את ההקצאות הטרוגניות של קשקשים גבישיים כמו CaCO3 ו- CaSO4.הפקדה יוצרת פחות חזק, ומאפשרת לכוחות של זאר נוזלי להסיר אותה בקלות רבה יותר.
(FLT:0) ומיומנות Tuning:FLT:1 ציפוי Graphene יכול להיות הידרופובי מאוד (לקבלה נשטנית ב condensers) או הידרופילליק מאוד (על שיפור העברת חום רותחת ב reboilers).

4.הרסנות המכנית והלבושות

מעבר לקורוזיון וטעינה, ללבוש פיזי מרכיבי אופניים תרמיים, רטט, ונוזל מעכב משטחים של החלפת חום.יחס כוח גבוה למשקל ולחלוק תכונות של גרפן להפוך אותו לתוסף אידיאלי לשיפור השלמות המכנית של הציפוי. Graphene משפר את הנוקשות, הקשידות, ואת ההתנגדות של מטבוליט.זה מבטיח הגנה כי הציפוי נשאר ללא פגע, הרחבה של מחזורי חום או תחזוקה יעילה של מחזורי חום.

שיטות יישום ואינטגרציה תעשייתית

הפריסה המוצלחת של ציפויים גרפין-נסטד תלויה במידה רבה בשיטת היישום.הגישה חייבת להשיג פיזור אחיד של הננופילר, דבקות נאותה למצע, ועובי סרט מבוקר כדי למקסם את יחס היתרון-על.

טכניקות לטיפוח חום

(FLT:0Spray Coating (HVLP /Electrostatic): 1 השיטה המקובלת ביותר ותעשייתית מקובלת. מתקדם שתי מנות או ניסוחים פוליאורתניים המכילים גרפן טרום-מעורש ניתן ליישם באמצעות ציוד תרסיס קונבנציונלי.
(FLT:0)Dip Fiting: FLT:1 מתאים לכמויות גדולות של רכיבים קטנים (למשל, סנפירים, צלחות) זה מבטיח כיסוי שלם ויכול להשיג סרטים דקים מאוד.
(FLT:0) ⁇ אלקטרופורטית (EPD): ibph:1 שיטה יעילה ביותר עבור להפקיד תחמוצת גרפן (GO) מן השעיה קולואידית בשימוש בעיקר עבור יישום אחיד, סרטים דקים על תת-שכבות מוליכים לעתים קרובות שימש כשכבה עיקרית כדי למקסם את הדבקות והגנה על קורוזיה.
שיטות למניעת הריון:0 (Sol-Gel Methods:FreaLT:1) עקרות אורגניות או היברידיות אורגניות אורגניות אורגניות-אורגניות ניתן לטעון עם גרפן עבור יישומים עתירי זמן גבוהים שבהם ציפוי פולימרי פוטבולי מכווץ.

שיקולים מרכזיים לאכזבות ולפרופורציה

הגורם הקריטי היחיד בביצוע הוא השגת פיזור הומוגני ויציב של גרפן בתוך מערכת ציפוי הנוזל.שטח הפנים הגבוה של Graphene ואינטראקציות חזק ואן דר וואלים להפוך אותו נוטה להפחתה בלתי הפיכה. High-shear ערבוב, או קוליזציה, והשימוש בגולשים או משטחים הם טכניקות סטנדרטיות להתגבר על רמת הטעינה הזו חייב להיות אופטימיזציה - חזק מדי, בעוד בעיות איכות ירודה מדי, ומהירות גבוהה מדי, ומהירות גבוהה מדי, ומהירות גבוהה מדי, ומהירות גבוהה מדי, ומהירות גבוהה מדי, ומהירות גבוהה מדי, ומהירות גבוהה מדי, ומהירות גבוהה מדי, ומהירות גבוהה מדי, ומהירות גבוהה מדי, ומהירות גבוהה מדי, ומהירות גבוהה מדי, ומהירות גבוהה מדי, ומהירות גבוהה מדי, ומהירות גבוהה מדי, ומהירות גבוהה מדי, ומהירות גבוהה מדי, ומהירות גבוהה מדי, שימוש של חומרים נמוכה מדי, ומהירות גבוהה מדי, ומהירות גבוהה מדי, יעילות גבוהה מדי, ומהירות גבוהה מדי, יעילות גבוהה מדי, שימוש של חומרים יעילה מדי, ומהירות גבוהה מדי, ומהירות גבוהה מדי, שימוש של חומרים רעילה יותר מדי, שימוש של גולשים או משטחה של חומרים פונקציונליות גבוהה מדי, ומהירות גבוהה מדי, ומהירות גבוהה מדי, ומהירות גבוהה מדי, שימוש

אתגרים: סקאביה, עלויות ויציבות ארוכת טווח

בעוד ביצועי המעבדה של ציפויים גרפיניים-ננדסיים מרשימה, אימוץ בקנה מידה תעשייתי הוא continging מספר מכשולים מעשיים וכלכליים.

1. Dispersion and Aggregation Control

כאמור, פיזור גרוע הוא הגורם העיקרי של ביצועים בגרף nanocomposites. Agglomerates לפעול כמו נקודות ריכוז מתח פגמים בציפוי, ניתוק המכשול והיתרונות המכניים.פיתוח פרוטוקולים פיזור חזק, סטנדרטי שיכול לתפקד בתוך מסגרות בקרת איכות של יצרנים תעשייתיים ציפוי הוא אזור מפתח של פיתוח פעיל.

ניתוח עלויות-Benefit עבור מימון תעשייתי

איכות גבוהה prise גרפן נשאר יקר יחסית.עם זאת, השוק ראה ירידה משמעותית עלות חד תחמוצת גרפן כמה שכבות גרפן המיוצר על ידי exfoliation נוזלי-phase של גרפיט. A עלות כוללת הכוללת של בעלות (TCO) ניתוח לעתים קרובות מעדיף גרף-enhanced ציפויים נהיגה זה כולל מרווחי תחזוקה מורחבים (ללא פגע), צריכת אנרגיה נמוכה יותר (תוספת זמן) או יותר של צריכת חום (תוספת מהירה יותר) או יותר של צריכת חשמל מוקדם יותר) או יותר של צריכת חום (תוספת זמן) או יותר מאשר 25%) מצופה זמן נמוכה יותר מאשר ציפוי גרפיטי יותר של ציפוי מוקדם יותר של ציפוי גרפיטידק יותר של ציפוי גרפיטמיטיבי יותר) או יותר) גרף 25% יותר של ציפוי גרפיטימיטיבי יותר (או מהירות) או ירידה של ציפוי גרפיטימיטיבי יותר) גרף של צריכת חשמל מוקדם יותר (תוספת מהירה יותר) גרף של ציפוי מוקדם יותר (תוספת מהירה יותר) גרף זמן קצר יותר) גרף של ציפוי גרפיטימיטיביים בלחץ זמן קצר יותר של ציפוי גרפיטיפרטיבי יותר של ציפוי גרפיטיפרגן מוקדם יותר) גרף של ציפוי גרפיטימיטיבי יותר) גרף זמן קצר יותר) גרף של

3.ארוכים תנאי אחריות וסיכון קורוזי

חששות קיימים ביציבות ארוכת הטווח של ציפוי גרפן תחת רכיבה תרמית חריפה וחשיפה UV.האם הציפוי ממטריקס יציב?האם גרפן לבלוט?יתר על כן, אם ציפוי גרפן הוא פגם (scratched or pinhole-rich), זה יכול ליצור אזור קדמי גדול יחסית למתכת החשוף, פוטנציאל מאיץ מקומי מואץ (corrosicross) הוא צמצום צורה מתמשכת של תפקוד מתמשך או מכובש באמצעות גרף (חומרים) באמצעות גרף מתמשך, אשר מנוהל באמצעות גרף באופן חלקי, או מתואם) באמצעות גרף יעיל, או מתואם, או מתואם, או מתואם, באמצעות גרף, באמצעות גרף יעיל, או מתואם, או מתואם, באמצעות גרף יעיל, באמצעות גרף, או מתואם, באמצעות גרף יעיל, או מתואם, באמצעות גרף יעיל, או מתואם, באמצעות גרף יעיל, באמצעות גרף יעיל, באמצעות גרף יעיל, באמצעות גרף יעיל, באמצעות גרף יעיל, או מסובייקטציה מתמשכת, או מסובייקטיבי, באמצעות גרף יעיל, או מסובייקטציה, באמצעות גרף יעיל, באמצעות גרף יעיל, אשר יכול להיות מנוהל באמצעות גרף יעיל, באמצעות גרף יעיל, או

מסקנה: The Trajectory of Graphene Coatings in thermal Management

ציפויים של Graphene-enhanced מייצגים צעד משמעותי קדימה בהנדסה של משטחים של החלפת חום.הם מעל ההסכמים המקצועיים המסורתיים הטבועים בציפוי מגן, המציע פתרון שיכול במקביל לשפר ביצועים תרמיים, התנגדות לcorrosion, עמידות לשחיתות, עמידות לשחיקה, ועמידותק מכני.הטכנולוגיה עברה מעבר להוכחה של שלב, עם מוצרים מסחריים זמין כעת שדה פתוח וניסויים החלים באזורי עיבוד של LNG.

ההבשלה המתמשכת של שיטות ייצור גרפן, בשילוב עם הבנה עמוקה יותר של מערכות היחסים במבנה-פרופורטי בתרכובות גרפן, ינהיג עוד אימוץ.התפתחויות עתידיות כוללות ציפויים עם יכולות של השמדה עצמית, ציפויים חכמים שיכולים לדווח על היושרה שלהם, ועל משטחי טונה שיכולים להתאים לשינוי התנאים התפעוליים.עבור מהנדסים תרמיים ומפעילי צמחים המבקשים לדחוף את גבולות היעילות במערכות ההחלפה שלהם, גרף, גרף, מציע פתרון נגיש יותר ויותר.