CN102260485A - 热交换介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及热交换介质。具体地说，本发明涉及采用合成制备的柴油代替水和二醇混合物作为冷却介质，例如作为交通工具的发动机冷却剂。所述合成柴油是环境友好型的，可适用于宽的温度范围，在冷却器系统中具有防腐蚀的作用，且比水传热更好。
Description
技术领域
本发明通常涉及从另一介质传递热或冷的热交换介质。这种热交换介质的一个例子就是交通工具发动机冷却剂。
背景技术
与发动机燃料无关，当今的汽车发动机是用水来冷却的。为了避免在低温时水的凝固，通常加入二醇。二醇也具有为冷却器结构提供防腐蚀保护的功能。对于由大约50％水和大约50％二醇组成的混合物，该组成通常具有约-40℃的凝固点和刚刚高于100℃的沸点。因此，存在冷却水在高温下开始沸腾的风险，例如在热天。如果组成变为到60％的二醇和40％的水，凝固点会降到约-45℃。然而，当二醇的含量更高时，凝固点会再次升高。
二醇的缺点是它是有毒的，并且在乙二醇的情况下，它甚至可能是致命的。含有二醇的冷却水也有凝固的风险，尤其是二醇的含量较低或二醇的含量在60％以上时。随着时间的推移二醇也可能降解，然后由此某些性能会消失。因此，发动机冷却剂需要时常更换。
因此，需要寻找一种替代的冷却介质，该介质能够克服上述缺点并且能够取代含有二醇的水来冷却例如交通工具的发动机。
在不同的体系中使用许多不同的油来冷却也是众所周知的。然而，这些油不适合用于，例如，交通工具发动机的冷却。先前，已经对乙醇-水的混合物进行过测试，然而该混合物容易蒸发。
据报道在第二次世界大战期间德国军队采用柴油作为发动机冷却剂以防止在低温下发动机冷却剂凝固。然而，柴油存在的问题是，由于水分和污垢混在柴油中，导致柴油呈酸性，对冷却系统中的垫圈等产生破坏，同时引起系统中腐蚀问题。
发明内容
本发明的目的是找到一种热交换介质，例如，冷却介质，该介质能够取代水和水与二醇的混合物用来冷却例如发动机。
该目的可以通过如权利要求1所述的冷却介质实现。优选的实施方案在从属权利要求中被限定。该目的也可通过使用如权利要求6所述的合成柴油和如权利要求9所述的热交换系统来实现。
根据本发明，水和二醇被合成制造的柴油取代。所使用的柴油基本不含有多环烷烃和芳烃。因此，合成柴油的组合物包含至少50％的非环烷烃，不超过50％的烷基化单环烷烃，不超过1％的芳烃和不超过1％的二-和多环烷烃。所有的给出的百分含量都是重量百分含量。同样，合成柴油先前已熟知用作不同交通工具的柴油发动机的发动机燃料，尤其是用于在减少烟气排放非常重要的环境中的交通工具，例如，在矿上或仓库中。
根据本发明的一个实施方案，合成柴油包含至少65％的非环烷烃。优选的，含有不少于70％的非环烷烃。因为这种柴油不用于燃烧，它不需要含有能量促进化合物，例如烷基化单环烷烃。如果说有所不同的话，即降低这些物质的含量是有利的，从而以这种方式进一步降低柴油的可燃性。因此，根据一个优选的实施方案，烷基化单环烷烃的百分比含量优选不超过25％，更优选不超过10％。
根据本发明进一步的实施方案，合成柴油包含不超过0.5％的芳烃和/或不超过0.5％的多环烷烃。
合成柴油是难以点燃的。然而，因为其被用作例如冷却介质的热交换介质，如果需要，可以加入防火添加剂。防火添加剂的例子有硼酸和硼盐。
可以在热交换介质中加入着色剂从而以这种方式使其易于和其它液体区分开。例如，当热交换介质为交通工具发动机冷却剂时，可使其有与其它类型的发动机冷却剂例如挡风玻璃清洗液体等不同的颜色，从而避免把它误认为是这些液体。
具体实施方式
本发明是基于以下发现提出的，即可以用清洁的合成柴油替代水和二醇混合物作为冷却介质，且因此能够在较宽的温度范围内实现冷却，同时能够克服二醇有毒的问题。
常规柴油，例如由石油制得的柴油，含有很多不同的残留物质。正是这些残留物质使得柴油对环境是有害的以及使得柴油有破环整个生态系统的风险，例如，在海洋或湖泊中。即使常规柴油能够作为冷却介质，由于几方面的原因它也不能直接适用。第一，常规柴油不是环境友好型的，并因此会造成环境风险的增加。另外，如果水分和污垢进入，常规柴油有被分解的风险，并从而造成冷却系统中的腐蚀。另外，它含有挥发性的烃，这些烃可能会对健康有危害。此外，在某些情况下，它有被点燃的风险，例如，交通工具的碰撞。
根据本发明，因此使用合成制造的柴油，该柴油基本上不含有可能会使柴油对环境有害以及使柴油有燃烧风险的杂质。柴油基本上是清洁的是本发明的重要部分，这使得柴油适合作为冷却介质或是其它类型的热交换介质。
合成柴油具有比由水和二醇构成的混合物高得多的沸点，更精确地说至少在200℃以上，所以它可用在比水和二醇更高的温度。另外，它的凝固点为约-40℃，从而使得它也可以用在非常寒冷的气候环境下。因此，合成柴油比水和二醇混合物用于更宽泛的温度范围。例如，合成柴油作为在高温下操作的交通工具的发动机冷却剂能够发挥很好的作用，例如在非常热的天气下以及暴露在太阳下。
此外，合成柴油是难以点燃的，且因此它可以很容易地取代在交通工具冷却系统中不同的水混合物，并且当可能的碰撞或类似的情况发生时又没有燃烧或爆炸的风险。
合成柴油还具有减少例如对发动机和加热系统的冷却管腐蚀的能力，以及对循环冷却介质的泵具有润滑的功能。加之，这赋予了冷却和加热系统的其它部分延长的使用寿命。
此外，合成柴油是不蒸发的，因此它不需用与常规冷却介质相同的方式对热交换系统例如交通工具冷却器补充。它对环境或是使用者即没有毒性，从另一方面也没有害处，这与例如二醇不同。
此外，合成柴油具有比水更好的传热能力，这导致更有效的热传递系统。
合成柴油能够容易地通过常规的工艺例如Fischer-Tropsch工艺由生物质或气体制得。由煤来制备合成柴油也是可行的。通过Fischer-Tropsch工艺，可以使得合成柴油基本上不含芳烃，聚芳烃(PAH)和硫，且因此非常清洁。因为残留物质的含量很低，合成柴油不再具有毒性并且甚至是能够生物降解的。此外，合成柴油非常难以点燃并且大体上是无味的。
合成柴油特别的适合用作热交换系统中的热交换介质，即转移热和冷至其它介质的介质。它也适合作为冷却介质，尤其是在当今使用水和二醇混合物的系统中作为替代品。一个适合应用领域的具体例子就是交通工具发动机冷却剂，例如，小汽车，船舶，拖拉机，载重车/卡车，公共汽车等等。
由于合成柴油对冷却系统具有润滑效果，在柴油发动机的冷却系统中使用合成柴油是特别有利的。此外，避免了发动机燃料泄漏到冷却器系统中引起显著破坏风险，当水和二醇混合物充当冷却介质时可能引起破坏作用。然而，当采用合成柴油作发动机冷却介质时，由于发动机冷却剂和发动机燃料是彼此相容的，因此没有发动机燃料泄漏到系统中导致破坏的风险。此外，由于发动机冷却剂和润滑系统的其它介质是彼此相容的，发动机冷却剂可能泄露到润滑系统不会带来任何破坏的风险。因为这种柴油是非常清洁的，所以它不会对冷却系统中的垫圈等有造成侵蚀的风险。
尽管本发明主要描述了关于交通工具发动机的冷却，但是不应该认为本发明局限在这些应用。也可以将它作为当今采用水冷却的所有类型的发动机的冷却介质。也可以把它用作家庭或工业加热和制冷系统的热交换介质。也可以把合成柴油用作一些工具例如铣刀、钻孔机、车床等的冷却介质。
Claims (9)
1.冷却介质，其特征在于它基本上由合成柴油组成，所述合成柴油包含至少50％的非环烷烃，不超过50％的烷基化单环烷烃，不超过1％的芳烃，和不超过1％的二环烷烃和多环烷烃。
2.如权利要求1所述的冷却介质，其特征在于所述合成柴油含有至少65％的非环烷烃，优选不少于70％的非环烷烃。
3.如权利要求1或2所述的冷却介质，其特征在于所述合成柴油含有不超过0.5％的芳烃。
4.如上述权利要求之一所述的冷却介质，其特征在于所述合成柴油含有不超过0.5％的多环烷烃。
5.如上述权利要求之一所述的冷却介质，其特征在于它还含有防火添加剂。
6.合成柴油作为热交换介质的用途，所述合成柴油包含至少50％的非环烷烃，不超过50％的烷基化单环烷烃，不超过1％的芳烃，和不超过1％的二环烷烃和多环烷烃。
7.如权利要求6所述的合成柴油的用途，所述热交换介质是冷却介质。
8.如权利要求6或7所述的合成柴油的用途，用作交通工具的发动机冷却剂。
9.一种包括用于热交换的装置的热交换系统，所述装置适于含有用于热交换的液体介质，其特征在于所述用于热交换的液体介质是合成柴油，所述合成柴油包含至少为50％的非环烷烃，不超过50％的烷基化单环烷烃，不超过1％的芳烃，和不超过1％的二环烷烃和多环烷烃。
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