在能源转化和利用的过程中,换热器是最基本的设备之一,具有广泛的应用。为实现优良的传热性能,换热器大都使用具有较高的热导率(导热系数)的金属材料制作。金属材料易腐蚀,腐蚀导致设备性能恶化甚至失效,造成很大的损失。

塑料等高分子材料具有良好的耐腐蚀性能,如用作换热器器材,除了突出的耐腐蚀能力外,还具有表面光滑不吸附污垢、抗污塞性能好的优点。但其主要缺点是导热性能较差。目前已有的塑料换热器的主要形式为管壳式、浸液式以及板式换热器,这些换热器主要用于液体与液体之间的换热,利用塑料材料可制成体表比较大的产品,来弥补塑料热导率低的缺点。

肋片管换热器是空气冷却领域最常用的换热器形式金属材料的肋片管换热器存在积灰、腐蚀等问题,利用塑料材料可以有效解决这些问题。但是,肋片管换热器空气侧传热系数较低、热阻较大, 如果加上由于换热器材料热导率低引起的热阻,换热器的性能会很差,这正是很少有人研究和使用塑料换热器的原因。

上世纪80年代末,杨杰辉[研究了塑料肋片管换热器的性能,优化了几何尺寸并作了经济性分析。当时导热塑料的热导率多为2~3 W/(m·K),如今改性塑料的热导率已经可以达到20 W/(m·K)[。 本工作分析对比了铜、不锈钢和高导热塑料的肋片管换热器的性能,发现当热导率到达一定数值之后, 其对换热性能的影响较小。考虑到塑料材料优良的防腐抗垢性能,高导热塑料制作的换热器在防腐蚀工程应用中具有较好的前景。