科慕化学科技有限公司业务开发经理李江屏发表致辞

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  • 9 August 2018

谢谢大家,我来自于科慕化学,今天很高兴有这个机会分享一下科慕化学氟化液的一些应用。大家都讲液冷,今天我重点是讲液体部分,从技术的角度来讲讲,我们做为一个化工行业的从业者,怎么来看待氟化液的一些具体的技术指标,希望能过我的分享给大家在选择氟化液的时候提供一些有用的技术参考。
科慕化学科技有限公司业务开发经理李江屏
首先,我会介绍一下科慕化学下一代氟化液的产品性能,然后对技术指标进行分析,最后分享一下我们氟化液在热管理方面一些具体的应用。
科慕化学其实是杜邦公司的产品部,于2015年7月独立出来,成为一家独立的公司,科慕化学在氟化工行业科慕是排名第一的,还包括钛白粉和特殊化学品行业,年销售额达62亿美金,氟化工是我们比较骄傲的行业。
一提到氟元素的话,大家应该有几个基本的概念:第一个是惰性很强,第二个是可燃性很低,第三个就是很稳定,第四个是低介电、第五个是低摩擦等等,氟化工产品的应用都与这些有紧密关联。
如果按简单的氟化工产品分类来讲的话,主要分成气体,液体和固体。液体也叫氟化液,固体也叫氟塑料。 今天具体讲的是液体部分,在谈到氟化液的时候,其实大家就问我的第一个问题,产品沸点是多少?这是一个核心的指标,产品的沸点应决定能大致能用到什么地方。科慕氟化液目前有5个产品,沸点有8、33、55、71、110度。其次对于氟化液,大家比较关心的是环保性,具体而言就是ODP,叫臭氧消耗潜值。GWP,叫全球变暖潜值。ODP臭氧消耗潜值一定为零,这个好理解。而GWP全球变暖潜值是什么意思呢?大家会听到越来越多的全球变暖这个词,今年夏天越往北越热,到北京热,到沈阳更热,就是全球变暖的效应。
什么叫GWP呢?就是全球变暖,这个是以二氧化碳作为标准,所有的气体和液体都跟它去比,比如科慕的产品Vertrel XF,GWP为1640,就是排放一吨XF相当于排放1640吨二氧化碳。每种气体和液体产品在国际气候变化委员会的报告中都有GWP这个值。在2006年的时候,欧洲出了一个标准即氟气体法规,规定使用GWP低于150的氟化液产品。
欧盟在14年又修正了一版,规定把150作为一个指标,欧盟是相对比较先进的,中国可能将来会出现相应的规范,所以科慕开发的产品都是奔着这个去的。从现在氟化液的发展历史来讲,新的产品平台均要考虑GWP合规的问题。所以GWP可能会作为你一个长远考虑的指标。。
第二个氟化液的特性就是不可燃,这对安全应用非常重要,也是氟化液被广泛应用的一个重要原因。同时氟化液的还有凝固点一般非常低,可以达到-90C,所以你可以在很低温的情况下去使用。
第三点大家可以看到AEL或者是TWA,有人经常问我,这个产品有没有毒,AEL回答的就是这个问题,AEL指的允许暴露浓度,500个PPM是什么意思?在房间里面允许的最高浓度。酒精大家都知道,它是能喝的东西,酒精也有这个值,是1000PPM。
在美国制冷工业工程师协会ASHARE对制冷剂有一个规定,一般以400个PPM为界,大于400ppm的产品产品分为A类,小于400ppm的分类为B类,这个值越低,安全性越差。A类产品一般认为是安全无毒的。B相对来说毒性比较高一点,在一些场合也在使用。这个是在氟化液开发当中很核心的指标,很多产品在开发过程当中就被这个指标给枪毙掉了,我相信不是每个公司都可以提供这个指标的,这是非常花钱花精力的指标。而科慕的每个产品均做了大量研究,直至符合指标才可能推向用户。
一个氟化液要应用在这个方面要考虑非常多的指标,比如说我讲环不环保、可不可燃、材料相容性好不好、有没有毒等等。科慕公司在给客户提供这些指标的时候,会提供比较详细的数据来作为大家研究的一些考量,比如说我们现在这么多的产品,8,33, 55,70和110度的沸点和产品,我们提供的数据相对来说是非常全的,从它的沸点到密度,到水的溶解度,到GWP等等,如果大家要提到某一个的话我们可以提供非常详细的指标。
另外还有一个很重要的,刚刚讲到了一个材料相容性,这是什么意思呢?指的是你的液体跟你所要接触的物质不反应就是相容性,它包括三大类的东西:一个是接触的管道的金属,第二个是一些塑料件,第三个是橡胶密封件。在这样的产品里面我们会提供非常多的数据,恒量的是把要接触的材料泡到氟化液里面去,在不同的炉子下去烘,说白了就是加速老化,烘完了以后看有没有分解,我们列出了一些具体材料相容性的指标。
为什么氟化液会被来使用于数据中心冷却呢?它的热稳定性是非常强是一个非常重要的指标,不同的品种不一样,200度以下都是可以安全去使用的。第二条它的材料相溶性是很好的,可以把材料泡到里面去,在一定情况下花很长的时间它的形变量非常低,说明你的相溶性是非常好。
我们根据客户的要求做了非常多的相容性的数据,比如说通用的塑料PP,PE、ABS做了一些比较,我们的变形量是非常低的,而某些矿物油的变形量相结就比较大。所以氟化液可以被安全地使用。
还有另外一条,就是科慕会提供热力学参数。因为在换热设计时有时需要进行相对复杂的热力学计算。我们会提供所有温度下的饱和压力,密度、焓,熵,潜热、比热、温度等等这些的指标。不一定每个公司都有这个能力,科慕公司有这样的能力提供相应的数据,这个也是非常花钱和花时间的,做复杂一点的计算都需要提供这样的参数。
还有另外一个指标很重要,就是电性能指标,如体积电阻率,击穿电压,介电常数等。这些指标是影响到在具体应用当中能不能实现功能的一些关键数据。
我刚刚讲了这么多的指标,如果大家对哪一款感兴趣我们可以交流,我分享一些不一定在超级计算机上发展的一些应用。首先氟化液在日本新干线IGBT冷却的应用,里面就是用的氟化液,应用已经超过20年的历史,证明了是非常稳定非常有持久性的产品。
另外一个例子是我个人参与了三峡电机的蒸发冷却项目,应用的是电机定子部分的冷却施工项目。六台电机分别采用了三种冷却方式:风冷、水冷、蒸发冷,风冷的温度可能在100多度,水冷在90多度,蒸发冷却的方式在60多度,不同温度的情况下,这个损耗是完全不一样的,蒸发冷却温度最低,所以是效果最好的。
还有一个例子是半导体的冷却,在半导体制程中有一个过程叫刻蚀,腔体里面里等离子气体,它的电力非常高,达到2500伏,这个腔体需要控温。这里面就只能使用氟化液冷却。水之所以不能做主冷却液来使用,是因为它的击穿电压比较低,有污染的情况下只有5伏左右。所以氟化液在这方面的应用中有优势,它电阻率高,击穿电压高,粘度低等特点。在实际应用就是通过冷冻机,把这个冷的液体打到腔体里去,这是一个非常典型单相流的的方式冷却。
今天重点介绍一下SF10这个产品,它的沸点为110C,它非常环保,GWP是目前最低的,只有2.5,远远低于150的标准,它的密度也比较低,可以节省用量。这个产品已经在市场上做了一些应用,可以替代目前市场上的一些PFC、PTPE的产品。我也希望科慕化学的介绍能够给大家提供一些新的氟化液选择的思路,谢谢大家!这是我的联系电话和邮箱。 18217578921 tony-jiang-ping.li@chemours.com