渠玉芝教授及渠氏技術(shù)綜述

PAGEPAGE4渠玉芝教授及渠氏技術(shù)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(jì)南。1947年至1953年在中國山東濟(jì)南17中學(xué)讀書；1953年13歲以優(yōu)異的成績考入中國上海交通大學(xué)物理系，1958年在上海交通大學(xué)畢業(yè)后，考入蘇聯(lián)莫斯科理工大學(xué)研究生院攻讀高能物理；1961年在蘇聯(lián)莫斯科理工大學(xué)研究生院畢業(yè)，回國后，在哈爾濱軍事工程學(xué)院任物理教員，1962年加入中國共產(chǎn)黨；文化大革命中在哈爾濱軍事工程學(xué)院被錯打成蘇聯(lián)特務(wù)受到政治迫害，1967年受政治迫害轉(zhuǎn)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(jù)中共中央關(guān)于為文革期間受迫害干部平反的相關(guān)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(diào)任中國管理科學(xué)研究院節(jié)能技術(shù)研究所任副所長、高級研究員。二、渠氏技術(shù)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(xué)進(jìn)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(xué)、光子力學(xué)、磁分子場等高能微分子領(lǐng)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(fēng)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(jīng)數(shù)十年專心致志的忘我科研，終于獲得了在熱傳導(dǎo)領(lǐng)域方面的劃時代突破，為世界新能源的科學(xué)研究做出了重大貢獻(xiàn)。渠玉芝教授發(fā)明和研制的無機(jī)傳熱技術(shù)，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(shù)，其重要特性表現(xiàn)在：該技術(shù)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(dǎo)特性）。熱是自然界所有工程技術(shù)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(yīng)用于均溫、散熱、熱交換等行業(yè)領(lǐng)域。1．1989年7月，渠氏技術(shù)通過天津市科委組織的技術(shù)鑒定{鑒定號：津科鑒字（89）14號}鑒定結(jié)論摘要：“根據(jù)國內(nèi)國際專利文獻(xiàn)及相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域非專利文獻(xiàn)檢索未見報導(dǎo)，屬國際首創(chuàng)?！?．1989年8月15日中央電視臺新聞播報該技術(shù)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(yīng)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(shù)應(yīng)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(shù)有別于傳統(tǒng)傳熱技術(shù)的說明渠氏技術(shù)在應(yīng)用與結(jié)構(gòu)特性方面，相近于傳統(tǒng)的熱管技術(shù)，熱管是1963年美國Grover利用相變原理發(fā)明的一種傳熱技術(shù)，該技術(shù)早期被廣泛應(yīng)用于宇航、軍事工業(yè)中，歷經(jīng)不斷創(chuàng)新與發(fā)展，該技術(shù)現(xiàn)已在熱能領(lǐng)域得到普遍應(yīng)用，并被科技界公認(rèn)為距今為止最優(yōu)良的傳熱技術(shù)。相對于熱管技術(shù)，渠氏技術(shù)由于創(chuàng)造性的發(fā)明了新的傳熱機(jī)理以及傳熱方式，因此在應(yīng)用特性、應(yīng)用方式以及應(yīng)用效果方面較熱管技術(shù)將更加適應(yīng)傳熱科學(xué)技術(shù)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(shù)在相關(guān)性能方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于熱管技術(shù)。熱管技術(shù)是依靠工作介質(zhì)的相變來傳遞熱量的，工作介質(zhì)的物性對于熱管的工作特性具有重要的制約與影響，相關(guān)問題主要表現(xiàn)在：熱管傳熱介質(zhì)主要以水、奈、氨或其他有機(jī)合成物為主，介質(zhì)與金屬材料間將無法克服的產(chǎn)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，并進(jìn)而在熱管腔體內(nèi)部生成不凝結(jié)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(zhì)的蒸發(fā)和冷凝傳遞熱量，因此介質(zhì)的相變潛熱決定了熱管傳熱的綜合性能指標(biāo)，其主要參數(shù)為：傳熱效率≤93℅當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)≤380KW/m.℃熱流密度≤106W/㎡渠氏技術(shù)采用無機(jī)元素做為傳熱介質(zhì)，而介質(zhì)本身可有效抑制氫、氧等不凝氣體的產(chǎn)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(biāo)，較熱管技術(shù)亦有明顯提高，其中：傳熱效率≥99%當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)：14MW/m.℃熱流密度：27.2MW/㎡其次，通過相關(guān)實驗數(shù)據(jù)以及十余年工程應(yīng)用實踐，證明渠氏技術(shù)不僅可替代熱管技術(shù)，同時對受制于熱管性能而無法應(yīng)用的產(chǎn)品項目，渠氏技術(shù)亦有新的更大的拓展空間。1，渠氏技術(shù)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(shù)在此行業(yè)已有成熟應(yīng)用，但渠氏技術(shù)優(yōu)良的均溫特性，可進(jìn)一步提升相關(guān)器件向大功率、集成化、微型化方向發(fā)展，促進(jìn)相關(guān)電子器件在保持原體積的情況下擴(kuò)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(jié)構(gòu)，實現(xiàn)均溫與散熱。2渠氏技術(shù)熱流密度高達(dá)27.2MW/㎡，在同等幾何面積的情況下，渠氏技術(shù)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(shù)的應(yīng)用將促進(jìn)相關(guān)換熱設(shè)備具有更高的換熱效率，同時設(shè)備體積較常規(guī)熱交換設(shè)備亦有明顯縮小（相當(dāng)于同等換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(shè)備占地面積，為改造型節(jié)能降耗設(shè)備的增置提供了必要條件。3渠氏技術(shù)具有小溫差傳熱的特性，因此可廣泛適用于地?zé)帷⒌販?、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(shù)是一項基礎(chǔ)材料科學(xué)，因此其應(yīng)用將涉及所有與熱相關(guān)的行業(yè)與領(lǐng)域，并可在均溫、散熱、熱交換等應(yīng)用中發(fā)揮其積極而有效的作用。五、渠氏技術(shù)在部分領(lǐng)域的應(yīng)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(chǎn)業(yè)基地渠氏技術(shù)在應(yīng)用方面獲得長足發(fā)展，期間典型產(chǎn)品應(yīng)用包括：石油、化工、冶金等行業(yè)應(yīng)用的各種氣-氣交換、氣-液交換等工程換熱及余熱回收設(shè)備，相關(guān)產(chǎn)品性能指標(biāo)(熱效率可較同類產(chǎn)品提高10%以上)均具國內(nèi)同行業(yè)領(lǐng)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(yīng)用領(lǐng)域，經(jīng)過近4年的系統(tǒng)考核與認(rèn)證，2005年由渠氏技術(shù)研究開發(fā)的氣-氣換熱設(shè)備，成功入圍英國BP石油公司，成為中國國內(nèi)首家在類似設(shè)備的供應(yīng)方面入圍英國BP的企業(yè)。2002年由渠氏技術(shù)開發(fā)研制的熱棒系列產(chǎn)品在中國青藏鐵路凍土防治工程中得到批量應(yīng)用，并獲得良好效果，成為全球在高緯度、高海拔地區(qū)應(yīng)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(shù)開始進(jìn)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(jù)有承壓、抗凍、高效換熱特性的太陽能集熱器系列產(chǎn)品。據(jù)國家檢測機(jī)構(gòu)測試，相關(guān)產(chǎn)品的得熱量達(dá)9.90MJ/M2，（國標(biāo)要求≥7.0MJ/M2）截至目前，該產(chǎn)品已形成批量化產(chǎn)業(yè)規(guī)模，產(chǎn)品除滿足中國國內(nèi)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(shù)開發(fā)的碳鋼管傳熱元件（用于替代銅材質(zhì)傳熱元件）現(xiàn)已具備批量生產(chǎn)條件，該類產(chǎn)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(chǎn)品制造成本15%以上，據(jù)此將更加有利的拓展相關(guān)產(chǎn)品的市場占有率。由渠氏技術(shù)開發(fā)的微型傳熱元件，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于桌上型、筆記型電腦CPU、GPU等產(chǎn)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(guān)系，該系列產(chǎn)品的開發(fā)研制以及產(chǎn)業(yè)化的形成將有利于中國微電子產(chǎn)業(yè)產(chǎn)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(guān)產(chǎn)品長期依靠進(jìn)口的局面（相關(guān)產(chǎn)品供應(yīng)100%依賴臺灣進(jìn)口）。六．渠氏技術(shù)新產(chǎn)品開發(fā)情況截至目前，依托渠氏技術(shù)所開發(fā)的應(yīng)用成果累計達(dá)200余項，其中近50%以上的成果已獲實用新型專利授權(quán)，相關(guān)成果除已完成產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化的產(chǎn)品外（成果產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化率達(dá)60%以上），尚有如下成果（均已通過終試）待進(jìn)入應(yīng)用領(lǐng)域：適用于濕法脫硫裝置的GGH系列產(chǎn)品（已通過國家電力規(guī)劃總院的評審），該產(chǎn)品可替代常規(guī)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器（常規(guī)產(chǎn)品漏風(fēng)率：國產(chǎn)產(chǎn)品≥20%，進(jìn)口產(chǎn)品6%~8%），實現(xiàn)產(chǎn)品漏風(fēng)率≤1%。以500MW機(jī)組為例，選用渠氏技術(shù)開發(fā)的GGH設(shè)備，每年可節(jié)約近300萬人民幣，目前該產(chǎn)品已在北京西山新干線除塵脫硫設(shè)備有限公司、北京正東集團(tuán)（上線3臺）通過長達(dá)4年的運行測試，其效果完全達(dá)到相關(guān)性能指標(biāo)要求。利用地溫通過無機(jī)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(dá)6年的系統(tǒng)跟蹤測試，該項目已在中國內(nèi)蒙古赤峰某空軍基地飛機(jī)跑道上得到應(yīng)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(yīng)用方面，由渠氏技術(shù)開發(fā)的新風(fēng)交換機(jī)（20余個規(guī)格品種）其綜合節(jié)能效果達(dá)76%（日本三菱公司產(chǎn)品為50%）,相關(guān)產(chǎn)品已在大連曼哈頓大廈得到應(yīng)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(chǎn)品，現(xiàn)已完成3大規(guī)格系列的設(shè)計與開發(fā)，相關(guān)產(chǎn)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(shù)認(rèn)證，2008年5月16日，美國波音公司正式將渠氏技術(shù)納入美國航天器均溫研制計劃中，在未來5年內(nèi)，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(shù)。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(chǎn)品，目前利用渠氏技術(shù)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(guān)產(chǎn)品已在中國華為集團(tuán)、德國班瑪格公司（全球最大的紡織機(jī)械公司）得到應(yīng)用。為克服中國北方尤其是黃河流域涵閘冬季凍結(jié)問題，利用渠氏技術(shù)進(jìn)行地溫傳導(dǎo)，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(yīng)加熱系統(tǒng)，利用渠氏技術(shù)從結(jié)構(gòu)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(chǎn)出，同時在發(fā)電系統(tǒng)中，可對沼氣發(fā)電機(jī)排放的尾氣進(jìn)行有效的回收再利用。目前該項目已在山東希森集團(tuán)養(yǎng)牛場得到成功應(yīng)用。有關(guān)渠氏技術(shù)的應(yīng)用研發(fā)，截至目前，上述成果均已完成終試驗證，并具備產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化與市場推廣的條件。七、渠氏技術(shù)在相關(guān)領(lǐng)域的領(lǐng)先情況渠氏技術(shù)可廣泛適用于均溫、散熱、熱交換等行業(yè)領(lǐng)域，據(jù)相關(guān)資訊，目前在國外從事傳熱技術(shù)應(yīng)用研究以及相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)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(shù)即與上述兩家企業(yè)技術(shù)（產(chǎn)品）進(jìn)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(xué)、臺灣工業(yè)研究院，測試結(jié)果表明，渠氏技術(shù)所表現(xiàn)的相關(guān)傳熱系數(shù)、熱通量等主要傳熱性能指標(biāo)均具領(lǐng)先水平。在中國國內(nèi)自1997年渠氏技術(shù)在大連建立產(chǎn)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(shù)來源于南京化工大學(xué)，其傳熱技術(shù)為常規(guī)碳鋼水熱管。為全面驗證渠氏技術(shù)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(shè)計院牽頭，組織國內(nèi)煉化、石油、熱管等11名專家學(xué)者對渠氏技術(shù)進(jìn)行全面而系統(tǒng)的評審，其中包括技術(shù)測試、產(chǎn)品應(yīng)用等內(nèi)容。評審結(jié)果表面，渠氏技術(shù)在傳熱應(yīng)用領(lǐng)域其相關(guān)性能優(yōu)于常規(guī)傳熱技術(shù)產(chǎn)品，并具有良好的市場應(yīng)用前景。八、對有關(guān)反對意見的分析渠氏技術(shù)作為傳熱領(lǐng)域的一項新型發(fā)明，在其產(chǎn)生與發(fā)展過程中，由于該技術(shù)所表現(xiàn)的相關(guān)性能指標(biāo)，突破了傳統(tǒng)技術(shù)（理論）的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，因此曾一度引起國內(nèi)部分科技人員的質(zhì)疑，質(zhì)疑內(nèi)容主要表現(xiàn)在：有關(guān)熱阻為負(fù)溫差的質(zhì)疑有關(guān)當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)白銀導(dǎo)熱系數(shù)的25000-32000倍的質(zhì)疑。有關(guān)熱效率在特定工況條件下接近100%的質(zhì)疑。上述3項質(zhì)疑內(nèi)容，均與常規(guī)技術(shù)與傳統(tǒng)理論相背離，期間國內(nèi)提出質(zhì)疑的主要單位是南京化工大學(xué)（國家級熱管技術(shù)開發(fā)研究院）與莊俊教授（國家級熱管專家）。就上述質(zhì)疑，渠氏技術(shù)均有可靠的第三方權(quán)威報告予以證明。序號質(zhì)疑內(nèi)容驗證單位驗證結(jié)果驗證文件編號備注一負(fù)溫差特性中科院大連化學(xué)物理研究所元件末端溫度最高《無機(jī)熱超導(dǎo)元件性能試驗報告》詳見附件11美國斯坦福研究院（SRI）遠(yuǎn)離加熱體的部分溫度最高《渠氏超導(dǎo)管熱性質(zhì)的測試分析》詳見附件15二當(dāng)量導(dǎo)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(dǎo)管熱性質(zhì)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(dǎo)管應(yīng)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(guān)于應(yīng)用渠氏技術(shù)實施海水談化、替代礦物能源等方面的科研進(jìn)展及設(shè)想面對已取得的顯著社會效益、經(jīng)濟(jì)效益和國際、國內(nèi)科技成果榮譽，渠玉芝教授僅將這些當(dāng)成了他繼續(xù)深入探索和完成新科研目標(biāo)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(zhì)、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