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《山东大学》 2006年
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聚丙烯腈基碳纤维流态化预氧化设备与工艺研究

高学平  
【摘要】:本文首先分析了国内外PAN基碳纤维预氧化现状,针对预氧化工艺在碳纤维生产过程所占时间长,影响碳纤维的产量和成本等问题,本文采用流态化技术,设计了一种新型PAN基碳纤维用流态化预氧化炉,研究了PAN基碳纤维流态化预氧化可行性。流态化预氧化属于流态化热处理技术,也具有流态化热处理的快速传热、传质、节能的优点。新炉型成功地缩短了预氧化时间,提高了碳纤维生产率,降低了能耗。 结合PAN基碳纤维预氧化工艺要求与流化床结构设计特点,介绍和分析了流态化预氧化炉关键部件的结构设计方法和要求。详细地设计和计算了炉子的关键部件,如炉体结构、布风系统、供风与密封系统、炉膛高径比、炉子功率以及节能装置等,并完成了该炉型的加工制造。根据实际管路布置要求和供风压力需求,选择了高压罗茨风机。为解决纤维表面污染问题,特别设计了热介粒子除去装置。为保证热风的温度与均匀性,设计了热风炉来提供热源。为降低能耗,设计了热风循环系统。实际应用表明该炉型传热、传质效率高,升温快,温度均匀好,控温精度高,误差为±2℃,节能效果明显。 为了操作方便和精确控制,对流态化预氧化系统实现计算机控制,采用分布式控制系统,控制单元有温度、牵伸、空气流量与压力。温度由KYT多温区智能温度仪表控制,采用伺服电机实现走丝和牵伸的目的。空气流量采用玻璃转子流量计控制,密封舱中压力采用压差传感器控制。在冷态和热态下,多次对流态化炉进行了性能调试。实验调试表明,空气流量与压力控制稳定,炉子具有良好、稳定的流态化状态。 由送丝架、走丝与牵伸设备、流态化炉、热风炉、清洗设备、供风与密封系统、热风循环装置、计算机控制系统等组成一条流态化预氧化试验线。成功的进行了多次热态走丝试验,并探讨了流态化预氧化工艺。对多组试验数据进行了分析,优化了三组工艺方案。对试验所得预氧丝进行了性能表征,并与常规工艺进行了对比。纤维经45分钟的流态化预氧化后,氧含量达到了10.1%,体密度为1.38g/cm~3,X射线与红外光谱结果与实验室常规工艺结果相吻合。
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TQ342.3

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 于宽;大型碳纤维预氧化装备温度控制特性研究及应用[D];山东大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
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10 徐海峰;马彩霞;潘鼎;;聚丙烯腈碳纤维凝胶纺凝固成型机理研究[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集(上册)[C];2008年
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【同被引文献】
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【二级参考文献】
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