渠玉芝教授及渠氏技术综述

PAGEPAGE4渠玉芝教授及渠氏技术综述渠玉芝教授简介渠玉芝教授，名德科，1940年6月6日出生在中国山东济南。1947年至1953年在中国山东济南17中学读书；1953年13岁以优异的成绩考入中国上海交通大学物理系，1958年在上海交通大学毕业后，考入苏联莫斯科理工大学研究生院攻读高能物理；1961年在苏联莫斯科理工大学研究生院毕业，回国后，在哈尔滨军事工程学院任物理教员，1962年加入中国共产党；文化大革命中在哈尔滨军事工程学院被错打成苏联特务受到政治迫害，1967年受政治迫害转业至221物理研究所，1967年至1992年在221物理研究所任研究员；1979年8月根据中共中央关于为文革期间受迫害干部平反的相关指示精神，于1979年8月13日得到平反，并任221物理研究所主任研究员。1992年调任中国管理科学研究院节能技术研究所任副所长、高级研究员。二、渠氏技术的发展过程1967年受迫害后，渠玉芝教授在逆境中对高能微分子热力学进行了系统的艰苦研究，并将熵旋定律的研究运用于量子力学、光子力学、磁分子场等高能微分子领域中。在极其恶劣的生活环境中，无论是放牧、春种、夏锄、秋收，还是流放于雪山脚下、草原深处，餐风宿露、饥寒交迫，都没有动摇他在熵旋理论中的不懈研究、刻苦求索,为创造最佳的恬静运算环境，不惜出家入少林寺数年。经数十年专心致志的忘我科研，终于获得了在热传导领域方面的划时代突破，为世界新能源的科学研究做出了重大贡献。渠玉芝教授发明和研制的无机传热技术，是一种利用分子震荡、摩擦方式实现热能传递的新型传热技术，其重要特性表现在：该技术不仅消除了传热热阻，而且在传热过程中具有明显的“热增益”现象（超导特性）。热是自然界所有工程技术及日常生活中最普遍的物理现象。渠玉芝教授发明的这种物资可以作为一种新型的热传递手段，因此可广泛应用于均温、散热、热交换等行业领域。1．1989年7月，渠氏技术通过天津市科委组织的技术鉴定{鉴定号：津科鉴字（89）14号}鉴定结论摘要：“根据国内国际专利文献及相关技术领域非专利文献检索未见报导，属国际首创。”2．1989年8月15日中央电视台新闻播报该技术发明。3．1989年7月14日时任中央政治局常委的李瑞环同志接见了渠玉芝教授，并做出“尽快应用、尽快开发”指示。4．1990年渠玉芝教授在深圳宝安个人创办了新安传热技术应用研究所。5．1996年渠玉芝教授赴美国，并在美国创办新能源研究所与SUNNET公司。四、渠氏技术有别于传统传热技术的说明渠氏技术在应用与结构特性方面，相近于传统的热管技术，热管是1963年美国Grover利用相变原理发明的一种传热技术，该技术早期被广泛应用于宇航、军事工业中，历经不断创新与发展，该技术现已在热能领域得到普遍应用，并被科技界公认为距今为止最优良的传热技术。相对于热管技术，渠氏技术由于创造性的发明了新的传热机理以及传热方式，因此在应用特性、应用方式以及应用效果方面较热管技术将更加适应传热科学技术新的发展，并有望获得更为广阔的市场空间。首先，渠氏技术在相关性能方面远远优于热管技术。热管技术是依靠工作介质的相变来传递热量的，工作介质的物性对于热管的工作特性具有重要的制约与影响，相关问题主要表现在：热管传热介质主要以水、奈、氨或其他有机合成物为主，介质与金属材料间将无法克服的产生化学或电化学反应，并进而在热管腔体内部生成不凝结气体，从而使有效的冷凝面积减小、热阻增大、传热性能恶化甚至失效，因此热管在通常情况下，其综合使用寿命不超过5年，此外由于热管是通过介质的蒸发和冷凝传递热量，因此介质的相变潜热决定了热管传热的综合性能指标，其主要参数为：传热效率≤93℅当量导热系数≤380KW/m.℃热流密度≤106W/㎡渠氏技术采用无机元素做为传热介质，而介质本身可有效抑制氢、氧等不凝气体的产生，使传热元件可保持不低于11万小时(12年)的稳定运行，同时以分子震荡摩擦为主要传热形式所表现的综合传热指标，较热管技术亦有明显提高，其中：传热效率≥99%当量导热系数：14MW/m.℃热流密度：27.2MW/㎡其次，通过相关实验数据以及十余年工程应用实践，证明渠氏技术不仅可替代热管技术，同时对受制于热管性能而无法应用的产品项目，渠氏技术亦有新的更大的拓展空间。1，渠氏技术的传热热阻为零，此特性可充分满足微电子、电力电子、航天、军事工业等众多行业对电子器件均温、散热的要求，尽管热管技术在此行业已有成熟应用，但渠氏技术优良的均温特性，可进一步提升相关器件向大功率、集成化、微型化方向发展，促进相关电子器件在保持原体积的情况下扩展功率，并可在集成化、微型化空间将传热元件通过多种变形结构，实现均温与散热。2渠氏技术热流密度高达27.2MW/㎡，在同等几何面积的情况下，渠氏技术具有更大的输送热量的能力，因此在石油、化工、冶金、电力等能源利用企业各种气--气交换、气--液交换等典型工艺流程中，渠氏技术的应用将促进相关换热设备具有更高的换热效率，同时设备体积较常规热交换设备亦有明显缩小（相当于同等换热能力的列管式换热器1/3的体积），此点不仅可降低能源消耗，而且可有效减少设备占地面积，为改造型节能降耗设备的增置提供了必要条件。3渠氏技术具有小温差传热的特性，因此可广泛适用于地热、地温、太阳能发电、冻土防治等再生能源的开发与利用。综上所述，由于渠氏技术是一项基础材料科学，因此其应用将涉及所有与热相关的行业与领域，并可在均温、散热、热交换等应用中发挥其积极而有效的作用。五、渠氏技术在部分领域的应用在近15年的发展过程中，尤其是自1997年以后的近10年间，依托产业基地渠氏技术在应用方面获得长足发展，期间典型产品应用包括：石油、化工、冶金等行业应用的各种气-气交换、气-液交换等工程换热及余热回收设备，相关产品性能指标(热效率可较同类产品提高10%以上)均具国内同行业领先水平。累计创下800余项工程案例，其客户涵盖了中国近90%以上的大型石化企业，80%以上的冶金企业。此外，在该应用领域，经过近4年的系统考核与认证，2005年由渠氏技术研究开发的气-气换热设备，成功入围英国BP石油公司，成为中国国内首家在类似设备的供应方面入围英国BP的企业。2002年由渠氏技术开发研制的热棒系列产品在中国青藏铁路冻土防治工程中得到批量应用，并获得良好效果，成为全球在高纬度、高海拔地区应用传热方式解决冻土病害的典范工程。1995年清华阳光公司利用渠氏技术开始进行新型太阳能集热器的试制与研发工作，并于1999年向市场推出据有承压、抗冻、高效换热特性的太阳能集热器系列产品。据国家检测机构测试，相关产品的得热量达9.90MJ/M2，（国标要求≥7.0MJ/M2）截至目前，该产品已形成批量化产业规模，产品除满足中国国内需求外，已销往欧洲、北美等国家和地区。此外，为有效竞争市场，由渠氏技术开发的碳钢管传热元件（用于替代铜材质传热元件）现已具备批量生产条件，该类产品在保持传热、换热等使用性能不变的前提下，可有效降低产品制造成本15%以上，据此将更加有利的拓展相关产品的市场占有率。由渠氏技术开发的微型传热元件，现已广泛应用于桌上型、笔记型电脑CPU、GPU等产品的散热模组中，并与台湾地区等6家规模电脑制造企业建立配套合作关系，该系列产品的开发研制以及产业化的形成将有利于中国微电子产业产品器件的升级换代，同时有利于民族品牌的自主创新，改善相关产品长期依靠进口的局面（相关产品供应100%依赖台湾进口）。六．渠氏技术新产品开发情况截至目前，依托渠氏技术所开发的应用成果累计达200余项，其中近50%以上的成果已获实用新型专利授权，相关成果除已完成产业转化的产品外（成果产业转化率达60%以上），尚有如下成果（均已通过终试）待进入应用领域：适用于湿法脱硫装置的GGH系列产品（已通过国家电力规划总院的评审），该产品可替代常规回转式空气预热器（常规产品漏风率：国产产品≥20%，进口产品6%~8%），实现产品漏风率≤1%。以500MW机组为例，选用渠氏技术开发的GGH设备，每年可节约近300万人民币，目前该产品已在北京西山新干线除尘脱硫设备有限公司、北京正东集团（上线3台）通过长达4年的运行测试，其效果完全达到相关性能指标要求。利用地温通过无机传热元件加温地面，在无能源投入的情况下实现冬季道路溶雪项目，现已通过长达6年的系统跟踪测试，该项目已在中国内蒙古赤峰某空军基地飞机跑道上得到应用，并在加拿大别墅坡道上得到批量推广。在节能环保建筑的配套应用方面，由渠氏技术开发的新风交换机（20余个规格品种）其综合节能效果达76%（日本三菱公司产品为50%）,相关产品已在大连曼哈顿大厦得到应用并验证。适用于建筑一体化使用要求的阳台壁挂式太阳能集热器系列产品，现已完成3大规格系列的设计与开发，相关产品已有500余台在威海奥新公司安装使用。通过近1年的技术认证，2008年5月16日，美国波音公司正式将渠氏技术纳入美国航天器均温研制计划中，在未来5年内，波音公司将在航天器太阳能电池均温、太阳能发电、航天器器件散热等5项计划中采用渠氏技术。目前该计划已开始全面实施。大功率电力电子器件散热系列产品，目前利用渠氏技术已开发研制出近40多个规格与品种，其中包括各种精密仪表、通讯器材等控制柜密闭式散热，以及各种大功率电力电子器件的均温与散热。相关产品已在中国华为集团、德国班玛格公司（全球最大的纺织机械公司）得到应用。为克服中国北方尤其是黄河流域涵闸冬季冻结问题，利用渠氏技术进行地温传导，并加热涵闸固定框架项目（无需能源）现已通过近3年的跟踪测试效果良好。此项目将有利于中国北方冰凌对坝堤的安全影响，从根本上解决了涵闸长效安全运行，此课题已在传茂热能科技有限公司建立专业试验区。适用于沼气发电的厌氧反应加热系统，利用渠氏技术从结构方面彻底解决了换热面受制于沼渣沉积所造成的影响。使沼气在冬季仍可正常产出，同时在发电系统中，可对沼气发电机排放的尾气进行有效的回收再利用。目前该项目已在山东希森集团养牛场得到成功应用。有关渠氏技术的应用研发，截至目前，上述成果均已完成终试验证，并具备产业转化与市场推广的条件。七、渠氏技术在相关领域的领先情况渠氏技术可广泛适用于均温、散热、热交换等行业领域，据相关资讯，目前在国外从事传热技术应用研究以及相关产品生产的知名企业有：美国Thermacor公司与日本Fujikura公司，早在1999年，渠氏技术即与上述两家企业技术（产品）进行过系统的对比与测试，其中测试单位包括美国GE公司实验室、美国阿拉巴马大学、台湾工业研究院，测试结果表明，渠氏技术所表现的相关传热系数、热通量等主要传热性能指标均具领先水平。在中国国内自1997年渠氏技术在大连建立产业基地以来，其唯一竞争企业为江苏圣诺公司，该公司技术来源于南京化工大学，其传热技术为常规碳钢水热管。为全面验证渠氏技术与常规碳钢水热管在使用方面存在的差距，2000年5月13日，由中石化北京设计院牵头，组织国内炼化、石油、热管等11名专家学者对渠氏技术进行全面而系统的评审，其中包括技术测试、产品应用等内容。评审结果表面，渠氏技术在传热应用领域其相关性能优于常规传热技术产品，并具有良好的市场应用前景。八、对有关反对意见的分析渠氏技术作为传热领域的一项新型发明，在其产生与发展过程中，由于该技术所表现的相关性能指标，突破了传统技术（理论）的标准规范，因此曾一度引起国内部分科技人员的质疑，质疑内容主要表现在：有关热阻为负温差的质疑有关当量导热系数达白银导热系数的25000-32000倍的质疑。有关热效率在特定工况条件下接近100%的质疑。上述3项质疑内容，均与常规技术与传统理论相背离，期间国内提出质疑的主要单位是南京化工大学（国家级热管技术开发研究院）与庄俊教授（国家级热管专家）。就上述质疑，渠氏技术均有可靠的第三方权威报告予以证明。序号质疑内容验证单位验证结果验证文件编号备注一负温差特性中科院大连化学物理研究所元件末端温度最高《无机热超导元件性能试验报告》详见附件11美国斯坦福研究院（SRI）远离加热体的部分温度最高《渠氏超导管热性质的测试分析》详见附件15二当量导热系数为白银的25000~32000倍美国斯坦福研究院（SRI）14MW/m·℃《渠氏超导管热性质的测试分析》详见附件15三热效率接近100%美国斯坦福研究院（SRI）99.4%《渠氏超导管应用于燃油锅炉的效能报告》详见附件15大连市能源利用监测中心104%《热工试验报告》（大能监字【1996】08号）详见附件6九、渠玉芝教授关于应用渠氏技术实施海水谈化、替代矿物能源等方面的科研进展及设想面对已取得的显著社会效益、经济效益和国际、国内科技成果荣誉，渠玉芝教授仅将这些当成了他继续深入探索和完成新科研目标的起点。围绕人类面临的“能源、淡水、环境污染”三大主题，日以继夜的研发着更加节能、更加环保的新物质、新材料，并已在运用新方法、新材料、低成本、高效率实施海水淡化和替代现有矿物燃料等方面取