CN102367374A - 真空传热器用超导液 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种真空传热器用超导液，其具有以下组成：碳酸钾：1.5-3.2wt%、乙二醇：1.5-2.8wt%、氯化钾：2.3-4.5wt%、硝酸钠：2.2-3.5wt%、苯甲酸钠：0.5-1.2wt%、三乙醇胺：0.5-1.2wt%和余量的蒸馏水。本发明的超导液具有防冻、防锈、防沫、无毒、环境友好、性能稳定、传热效果好的特点，传热器使用本发明的超导液，能够显著提高使用寿命和传热性能。

Description

真空传热器用超导液

技术领域

本发明涉及一种真空传热器用超导液。

背景技术

最常用的传热介质是水，传热温度范围为5-90℃，在此温度范围以外，由于水趋于结冰或沸腾而不能做传热剂使用。以水做传热剂的优点是传热效果好，成本低廉，其缺点是锈蚀设备，并且极易结垢；其它常用的传热介质还有无机盐类，如氯化钠水溶液，氯化钙水溶液，这类传热介质对各种金属及不锈钢腐蚀严重，目前已逐渐被有机醇类传热介质，如乙二醇水溶液、丙二醇水溶液所取代；然而单一的醇类水溶液虽然对合金钢锈蚀较轻，但对碳钢及其它金属仍然腐蚀严重。一种热交换系统，如果较佳地的传热介质没有防蚀性，那么，因介质的锈蚀作用，该热交换系统经过15年左右的时间就会出现泄露现象，其后果是大大缩短了整个设备的使用寿命。 

另外，使用水作为热源，充满整个腔体空间，必须使腔体内的水达到一定的热度后，散热器才能对室内进行比较有效的供热，此种供热方式能耗大、增加了供热成本，而且传热效率低、发热速度慢、废水多、热效率低、成本高、使用寿命短，在利用导热油做为导热液体时存在的问题为：成本高、加热速度慢、散热面积小、耗电量高、能源利用率低、造成资源的极大浪费。

使用现有技术中的导热介质，一般全部由有机介质组成，很难兼顾防冻、防锈和防垢的效果；而且现有技术中由于不同品牌的防冻液生产配方会有所差异，冰点也各不相同，不宜混用。混用不同品牌的防冻液，相互化学反应，容易堵塞散热器管道，影响换热器的使用性能，甚至导致散热器报废。

为改善传统散热器的缺点，市场上出现了真空超导散热器，将散热器内腔抽成真空，使其内腔形成负压，吸入少量超导液，在负压的作用下，热媒温度较低时，40℃～50℃超导液就可气化、上移充满散热器内腔空间，经散热器外表面放热，对室内空气进行换热，达到室内采暖目的。此种散热器具有传热快，热效率较高的特点。但是，现有超导液的特性为有机，就决定了此种真空散热器每柱的高度不能大于500 mm，如高度大于500 mm时，超导液就不起作用，汽化后的超导液无法上升并形成回路，高出部分不放热，反而吸热，每柱热负荷在Δt＝64.5℃的情况下为70～80瓦。在房间面积小，高度高的情况下，此类超导散热器因每柱热负荷小，无法满足采暖要求，必须安装两层，造成浪费。而且由于此类散热器内部是有机超导液，见到明火就燃烧，有毒，对金属腐蚀，在-20℃结冰，不利于在高寒地区使用。

发明内容

本发明的目的就是针对目前所使用的传热介质能耗大、传热慢、热效率低的缺点，开发了一种真空传热器用超导液，本发明的传热介质具有防冻、防锈、防沫、无毒、环境友好、性能稳定、传热效果好的特点，散热器使用本发明的传热介质，能够显著提高使用寿命和传热性能。 

为了解决实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

一种真空传热器用超导液，其具有以下组成：碳酸钾：1.5-3.2 wt%、乙二醇：1.5-2.8 wt%、氯化钾：2.3-4.5 wt%、硝酸钠：2.2-3.5 wt%、苯甲酸钠：0.5-1.2 wt%、三乙醇胺：0.5-1.2 wt%和余量的蒸馏水。

较佳地，使用碳酸钾替代了现有技术中常用的重铬酸钾作为无机抗冻剂，重铬酸钾中含有高价的铬，对人体或者环境均有非常严重的潜在风险；而碳酸钾的抗冻性能同样优异，并且对人体和环境无害。当介质中碳酸钾的含量超过3.2 wt%时，在换热器管道形成结垢的风险增大；而碳酸钾的含量低于1.5 wt%的时候，介质的抗冻性将不足。优选的，碳酸钾的含量范围为2.0-2.8 wt%。

乙二醇具有非常优异的抗冻性能。在本申请乙二醇的含量范围为1.5-2.8wt%。当其含量高于2.8 wt%的时候，对介质抗冻性能的提升缓慢；而含量低于1.5 wt%时，将导致介质的抗冻性能不足。

氯化钾，作为抗冻辅助剂，在本申请其还起到阻垢的作用，添加2.3-4.5 wt%的氯化钾能够消除碳酸钾结垢的风险。当氯化钾的含量大于3.2 wt%的时候，将容易导致散热器材料发生点蚀的倾向，因而其含量应该控制在3.2 wt%内。优选的其含量范围为：1.8-2.7 wt%。

硝酸钠和三乙醇胺复配作为腐蚀抑制剂或缓蚀剂，在本发明限定的范围内其能保证散热器表面形成均匀的钝化层和有机膜层，阻止腐蚀反应的进一步发生。优选的，硝酸钠和三乙醇胺的比例为1：2。

苯甲酸钠的加入能够操持介质处于碱性状态，进一步避免了腐蚀发生的倾向。在本发明中其适当的含量为1.2-2.5 wt%。较佳地，其含量为1.5-2.2 wt%。

本发明的另一方面，还公开一种真空传热器用超导液的制备方法，介质配制时，先将乙二醇与蒸馏水混合，然后在混合液加热至30-85℃，加入三乙醇胺，搅拌均匀后，再加入碳酸钾、氯化钾、硝酸钠、苯甲酸钠，保温5-15分钟即可。 

与现有技术中的传热介质相比，本申请的传热介质具有以下优点：

①、冰点低，防冻性能优异，冰点-35℃度以下，低温流动性能良好。

②、  比热高，热传导性好、蒸发损失少。

③、  对散热器中的金属管道具有优异的防锈保护及除垢作用。

④、  热稳定性好，能保证高、低温情况下都具有良好的冷却效果。

⑤、  优良的化学稳定性，保证长效防冻、防沸性能，能在较宽的温度范围内应用。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行详细描述；发明人需要指出的是，以下实施例是为了进一步阐明发明内容，而不能解释为对发明技术方案的限制。 

实施例1

按照表1所示出的组分（蒸馏水为余量），根据本发明公开的制备方法制备1-6号传热介质。

表1 传热介质的组成（余量为水）

编号	碳酸钾	乙二醇	氯化钾	硝酸钠	苯甲酸钠	三乙醇胺
							1	1.5	1.5	2.3	2.2	1.2	0.5
2	1.8	1.8	2.7	2.5	1.5	0.7
							3	2.1	2.1	3.1	2.8	1.7	0.8
4	2.4	2.4	3.5	3.1	2.0	0.9
							5	2.8	2.6	3.9	3.3	2.3	1.0
6	3.2	2.8	4.5	3.5	2.5	1.2

测试上述1-6号传热介质在不同温度下的导热系数、水比热容，结果分别显示在表2中。

表2 不同温度下的水比热容数（单位：W/mK)

另外使用散热器常用的铝合金片、不锈钢片浸渍在本申请的传热介质中，800小时内未观察到明显的锈蚀痕迹，显示常用的散热器材料在本发明的传热介质中具有良好的耐蚀性能。

Claims (5)

1.一种真空传热器用超导液，其具有以下组成：碳酸钾：1.5-3.2 wt%、乙二醇：1.5-2.8 wt%、氯化钾：2.3-4.5 wt%、硝酸钠：2.2-3.5 wt%、苯甲酸钠：0.5-1.2 wt%、三乙醇胺：0.5-1.2 wt%和余量的蒸馏水。

2.权利要求1所述的超导液，其特征在于所述的碳酸钾的含量范围为2.0-2.8 wt%。

3.权利要求1所述的超导液，其特征在于所述的氯化钾的含量是1.8-2.7 wt%。

4.权利要求1所述的超导液，其特征在于所述的硝酸钠和三乙醇胺的比例为1：2。

5.权利要求1所述的超导液，其特征在于所述的苯甲酸钠的含量为：1.5-2.2 wt%。