渠玉芝教授及渠氏技術綜述

PAGEPAGE4渠玉芝教授及渠氏技術綜述渠玉芝教授簡介渠玉芝教授，名德科，1940年6月6日出生在中國山東濟南。1947年至1953年在中國山東濟南17中學讀書；1953年13歲以優(yōu)異的成績考入中國上海交通大學物理系，1958年在上海交通大學畢業(yè)后，考入蘇聯(lián)莫斯科理工大學研究生院攻讀高能物理；1961年在蘇聯(lián)莫斯科理工大學研究生院畢業(yè)，回國后，在哈爾濱軍事工程學院任物理教員，1962年加入中國共產黨；文化大革命中在哈爾濱軍事工程學院被錯打成蘇聯(lián)特務受到政治迫害，1967年受政治迫害轉業(yè)至221物理研究所，1967年至1992年在221物理研究所任研究員；1979年8月根據中共中央關于為文革期間受迫害干部平反的相關指示精神，于1979年8月13日得到平反，并任221物理研究所主任研究員。1992年調任中國管理科學研究院節(jié)能技術研究所任副所長、高級研究員。二、渠氏技術的發(fā)展過程1967年受迫害后，渠玉芝教授在逆境中對高能微分子熱力學進行了系統(tǒng)的艱苦研究，并將熵旋定律的研究運用于量子力學、光子力學、磁分子場等高能微分子領域中。在極其惡劣的生活環(huán)境中，無論是放牧、春種、夏鋤、秋收，還是流放于雪山腳下、草原深處，餐風宿露、饑寒交迫，都沒有動搖他在熵旋理論中的不懈研究、刻苦求索,為創(chuàng)造最佳的恬靜運算環(huán)境，不惜出家入少林寺數(shù)年。經數(shù)十年專心致志的忘我科研，終于獲得了在熱傳導領域方面的劃時代突破，為世界新能源的科學研究做出了重大貢獻。渠玉芝教授發(fā)明和研制的無機傳熱技術，是一種利用分子震蕩、摩擦方式實現(xiàn)熱能傳遞的新型傳熱技術，其重要特性表現(xiàn)在：該技術不僅消除了傳熱熱阻，而且在傳熱過程中具有明顯的“熱增益”現(xiàn)象（超導特性）。熱是自然界所有工程技術及日常生活中最普遍的物理現(xiàn)象。渠玉芝教授發(fā)明的這種物資可以作為一種新型的熱傳遞手段，因此可廣泛應用于均溫、散熱、熱交換等行業(yè)領域。1．1989年7月，渠氏技術通過天津市科委組織的技術鑒定{鑒定號：津科鑒字（89）14號}鑒定結論摘要：“根據國內國際專利文獻及相關技術領域非專利文獻檢索未見報導，屬國際首創(chuàng)?！?．1989年8月15日中央電視臺新聞播報該技術發(fā)明。3．1989年7月14日時任中央政治局常委的李瑞環(huán)同志接見了渠玉芝教授，并做出“盡快應用、盡快開發(fā)”指示。4．1990年渠玉芝教授在深圳寶安個人創(chuàng)辦了新安傳熱技術應用研究所。5．1996年渠玉芝教授赴美國，并在美國創(chuàng)辦新能源研究所與SUNNET公司。四、渠氏技術有別于傳統(tǒng)傳熱技術的說明渠氏技術在應用與結構特性方面，相近于傳統(tǒng)的熱管技術，熱管是1963年美國Grover利用相變原理發(fā)明的一種傳熱技術，該技術早期被廣泛應用于宇航、軍事工業(yè)中，歷經不斷創(chuàng)新與發(fā)展，該技術現(xiàn)已在熱能領域得到普遍應用，并被科技界公認為距今為止最優(yōu)良的傳熱技術。相對于熱管技術，渠氏技術由于創(chuàng)造性的發(fā)明了新的傳熱機理以及傳熱方式，因此在應用特性、應用方式以及應用效果方面較熱管技術將更加適應傳熱科學技術新的發(fā)展，并有望獲得更為廣闊的市場空間。首先，渠氏技術在相關性能方面遠遠優(yōu)于熱管技術。熱管技術是依靠工作介質的相變來傳遞熱量的，工作介質的物性對于熱管的工作特性具有重要的制約與影響，相關問題主要表現(xiàn)在：熱管傳熱介質主要以水、奈、氨或其他有機合成物為主，介質與金屬材料間將無法克服的產生化學或電化學反應，并進而在熱管腔體內部生成不凝結氣體，從而使有效的冷凝面積減小、熱阻增大、傳熱性能惡化甚至失效，因此熱管在通常情況下，其綜合使用壽命不超過5年，此外由于熱管是通過介質的蒸發(fā)和冷凝傳遞熱量，因此介質的相變潛熱決定了熱管傳熱的綜合性能指標，其主要參數(shù)為：傳熱效率≤93℅當量導熱系數(shù)≤380KW/m.℃熱流密度≤106W/㎡渠氏技術采用無機元素做為傳熱介質，而介質本身可有效抑制氫、氧等不凝氣體的產生，使傳熱元件可保持不低于11萬小時(12年)的穩(wěn)定運行，同時以分子震蕩摩擦為主要傳熱形式所表現(xiàn)的綜合傳熱指標，較熱管技術亦有明顯提高，其中：傳熱效率≥99%當量導熱系數(shù)：14MW/m.℃熱流密度：27.2MW/㎡其次，通過相關實驗數(shù)據以及十余年工程應用實踐，證明渠氏技術不僅可替代熱管技術，同時對受制于熱管性能而無法應用的產品項目，渠氏技術亦有新的更大的拓展空間。1，渠氏技術的傳熱熱阻為零，此特性可充分滿足微電子、電力電子、航天、軍事工業(yè)等眾多行業(yè)對電子器件均溫、散熱的要求，盡管熱管技術在此行業(yè)已有成熟應用，但渠氏技術優(yōu)良的均溫特性，可進一步提升相關器件向大功率、集成化、微型化方向發(fā)展，促進相關電子器件在保持原體積的情況下擴展功率，并可在集成化、微型化空間將傳熱元件通過多種變形結構，實現(xiàn)均溫與散熱。2渠氏技術熱流密度高達27.2MW/㎡，在同等幾何面積的情況下，渠氏技術具有更大的輸送熱量的能力，因此在石油、化工、冶金、電力等能源利用企業(yè)各種氣--氣交換、氣--液交換等典型工藝流程中，渠氏技術的應用將促進相關換熱設備具有更高的換熱效率，同時設備體積較常規(guī)熱交換設備亦有明顯縮?。ㄏ喈斢谕葥Q熱能力的列管式換熱器1/3的體積），此點不僅可降低能源消耗，而且可有效減少設備占地面積，為改造型節(jié)能降耗設備的增置提供了必要條件。3渠氏技術具有小溫差傳熱的特性，因此可廣泛適用于地熱、地溫、太陽能發(fā)電、凍土防治等再生能源的開發(fā)與利用。綜上所述，由于渠氏技術是一項基礎材料科學，因此其應用將涉及所有與熱相關的行業(yè)與領域，并可在均溫、散熱、熱交換等應用中發(fā)揮其積極而有效的作用。五、渠氏技術在部分領域的應用在近15年的發(fā)展過程中，尤其是自1997年以后的近10年間，依托產業(yè)基地渠氏技術在應用方面獲得長足發(fā)展，期間典型產品應用包括：石油、化工、冶金等行業(yè)應用的各種氣-氣交換、氣-液交換等工程換熱及余熱回收設備，相關產品性能指標(熱效率可較同類產品提高10%以上)均具國內同行業(yè)領先水平。累計創(chuàng)下800余項工程案例，其客戶涵蓋了中國近90%以上的大型石化企業(yè)，80%以上的冶金企業(yè)。此外，在該應用領域，經過近4年的系統(tǒng)考核與認證，2005年由渠氏技術研究開發(fā)的氣-氣換熱設備，成功入圍英國BP石油公司，成為中國國內首家在類似設備的供應方面入圍英國BP的企業(yè)。2002年由渠氏技術開發(fā)研制的熱棒系列產品在中國青藏鐵路凍土防治工程中得到批量應用，并獲得良好效果，成為全球在高緯度、高海拔地區(qū)應用傳熱方式解決凍土病害的典范工程。1995年清華陽光公司利用渠氏技術開始進行新型太陽能集熱器的試制與研發(fā)工作，并于1999年向市場推出據有承壓、抗凍、高效換熱特性的太陽能集熱器系列產品。據國家檢測機構測試，相關產品的得熱量達9.90MJ/M2，（國標要求≥7.0MJ/M2）截至目前，該產品已形成批量化產業(yè)規(guī)模，產品除滿足中國國內需求外，已銷往歐洲、北美等國家和地區(qū)。此外，為有效競爭市場，由渠氏技術開發(fā)的碳鋼管傳熱元件（用于替代銅材質傳熱元件）現(xiàn)已具備批量生產條件，該類產品在保持傳熱、換熱等使用性能不變的前提下，可有效降低產品制造成本15%以上，據此將更加有利的拓展相關產品的市場占有率。由渠氏技術開發(fā)的微型傳熱元件，現(xiàn)已廣泛應用于桌上型、筆記型電腦CPU、GPU等產品的散熱模組中，并與臺灣地區(qū)等6家規(guī)模電腦制造企業(yè)建立配套合作關系，該系列產品的開發(fā)研制以及產業(yè)化的形成將有利于中國微電子產業(yè)產品器件的升級換代，同時有利于民族品牌的自主創(chuàng)新，改善相關產品長期依靠進口的局面（相關產品供應100%依賴臺灣進口）。六．渠氏技術新產品開發(fā)情況截至目前，依托渠氏技術所開發(fā)的應用成果累計達200余項，其中近50%以上的成果已獲實用新型專利授權，相關成果除已完成產業(yè)轉化的產品外（成果產業(yè)轉化率達60%以上），尚有如下成果（均已通過終試）待進入應用領域：適用于濕法脫硫裝置的GGH系列產品（已通過國家電力規(guī)劃總院的評審），該產品可替代常規(guī)回轉式空氣預熱器（常規(guī)產品漏風率：國產產品≥20%，進口產品6%~8%），實現(xiàn)產品漏風率≤1%。以500MW機組為例，選用渠氏技術開發(fā)的GGH設備，每年可節(jié)約近300萬人民幣，目前該產品已在北京西山新干線除塵脫硫設備有限公司、北京正東集團（上線3臺）通過長達4年的運行測試，其效果完全達到相關性能指標要求。利用地溫通過無機傳熱元件加溫地面，在無能源投入的情況下實現(xiàn)冬季道路溶雪項目，現(xiàn)已通過長達6年的系統(tǒng)跟蹤測試，該項目已在中國內蒙古赤峰某空軍基地飛機跑道上得到應用，并在加拿大別墅坡道上得到批量推廣。在節(jié)能環(huán)保建筑的配套應用方面，由渠氏技術開發(fā)的新風交換機（20余個規(guī)格品種）其綜合節(jié)能效果達76%（日本三菱公司產品為50%）,相關產品已在大連曼哈頓大廈得到應用并驗證。適用于建筑一體化使用要求的陽臺壁掛式太陽能集熱器系列產品，現(xiàn)已完成3大規(guī)格系列的設計與開發(fā)，相關產品已有500余臺在威海奧新公司安裝使用。通過近1年的技術認證，2008年5月16日，美國波音公司正式將渠氏技術納入美國航天器均溫研制計劃中，在未來5年內，波音公司將在航天器太陽能電池均溫、太陽能發(fā)電、航天器器件散熱等5項計劃中采用渠氏技術。目前該計劃已開始全面實施。大功率電力電子器件散熱系列產品，目前利用渠氏技術已開發(fā)研制出近40多個規(guī)格與品種，其中包括各種精密儀表、通訊器材等控制柜密閉式散熱，以及各種大功率電力電子器件的均溫與散熱。相關產品已在中國華為集團、德國班瑪格公司（全球最大的紡織機械公司）得到應用。為克服中國北方尤其是黃河流域涵閘冬季凍結問題，利用渠氏技術進行地溫傳導，并加熱涵閘固定框架項目（無需能源）現(xiàn)已通過近3年的跟蹤測試效果良好。此項目將有利于中國北方冰凌對壩堤的安全影響，從根本上解決了涵閘長效安全運行，此課題已在傳茂熱能科技有限公司建立專業(yè)試驗區(qū)。適用于沼氣發(fā)電的厭氧反應加熱系統(tǒng)，利用渠氏技術從結構方面徹底解決了換熱面受制于沼渣沉積所造成的影響。使沼氣在冬季仍可正常產出，同時在發(fā)電系統(tǒng)中，可對沼氣發(fā)電機排放的尾氣進行有效的回收再利用。目前該項目已在山東希森集團養(yǎng)牛場得到成功應用。有關渠氏技術的應用研發(fā)，截至目前，上述成果均已完成終試驗證，并具備產業(yè)轉化與市場推廣的條件。七、渠氏技術在相關領域的領先情況渠氏技術可廣泛適用于均溫、散熱、熱交換等行業(yè)領域，據相關資訊，目前在國外從事傳熱技術應用研究以及相關產品生產的知名企業(yè)有：美國Thermacor公司與日本Fujikura公司，早在1999年，渠氏技術即與上述兩家企業(yè)技術（產品）進行過系統(tǒng)的對比與測試，其中測試單位包括美國GE公司實驗室、美國阿拉巴馬大學、臺灣工業(yè)研究院，測試結果表明，渠氏技術所表現(xiàn)的相關傳熱系數(shù)、熱通量等主要傳熱性能指標均具領先水平。在中國國內自1997年渠氏技術在大連建立產業(yè)基地以來，其唯一競爭企業(yè)為江蘇圣諾公司，該公司技術來源于南京化工大學，其傳熱技術為常規(guī)碳鋼水熱管。為全面驗證渠氏技術與常規(guī)碳鋼水熱管在使用方面存在的差距，2000年5月13日，由中石化北京設計院牽頭，組織國內煉化、石油、熱管等11名專家學者對渠氏技術進行全面而系統(tǒng)的評審，其中包括技術測試、產品應用等內容。評審結果表面，渠氏技術在傳熱應用領域其相關性能優(yōu)于常規(guī)傳熱技術產品，并具有良好的市場應用前景。八、對有關反對意見的分析渠氏技術作為傳熱領域的一項新型發(fā)明，在其產生與發(fā)展過程中，由于該技術所表現(xiàn)的相關性能指標，突破了傳統(tǒng)技術（理論）的標準規(guī)范，因此曾一度引起國內部分科技人員的質疑，質疑內容主要表現(xiàn)在：有關熱阻為負溫差的質疑有關當量導熱系數(shù)達白銀導熱系數(shù)的25000-32000倍的質疑。有關熱效率在特定工況條件下接近100%的質疑。上述3項質疑內容，均與常規(guī)技術與傳統(tǒng)理論相背離，期間國內提出質疑的主要單位是南京化工大學（國家級熱管技術開發(fā)研究院）與莊俊教授（國家級熱管專家）。就上述質疑，渠氏技術均有可靠的第三方權威報告予以證明。序號質疑內容驗證單位驗證結果驗證文件編號備注一負溫差特性中科院大連化學物理研究所元件末端溫度最高《無機熱超導元件性能試驗報告》詳見附件11美國斯坦福研究院（SRI）遠離加熱體的部分溫度最高《渠氏超導管熱性質的測試分析》詳見附件15二當量導熱系數(shù)為白銀的25000~32000倍美國斯坦福研究院（SRI）14MW/m·℃《渠氏超導管熱性質的測試分析》詳見附件15三熱效率接近100%美國斯坦福研究院（SRI）99.4%《渠氏超導管應用于燃油鍋爐的效能報告》詳見附件15大連市能源利用監(jiān)測中心104%《熱工試驗報告》（大能監(jiān)字【1996】08號）詳見附件6九、渠玉芝教授關于應用渠氏技術實施海水談化、替代礦物能源等方面的科研進展及設想面對已取得的顯著社會效益、經濟效益和國際、國內科技成果榮譽，渠玉芝教授僅將這些當成了他繼續(xù)深入探索和完成新科研目標的起點。圍繞人類面臨的“能源、淡水、環(huán)境污染”三大主題，日以繼夜的研發(fā)著更加節(jié)能、更加環(huán)保的新物質、新材料，并已在運用新方法、新材料、低成本、高效率實施海水淡化和替代現(xiàn)有礦物燃料等方面取