CN105465878A - 碳纤维电热地暖管 - Google Patents
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Abstract
本发明碳纤维电热地暖管涉及一种地暖管。其目的是为了提供一种结构简单、发热效率高、能耗低的碳纤维电热地暖管。本发明碳纤维电热地暖管包括碳纤维发热线、管体、超导液和硅胶封头，所述硅胶封头密封设置在管体两端，所述碳纤维发热线设置在管体内部，碳纤维发热线在管体内部沿管体轴向方向依次排列环绕若干圈后从管体两端的硅胶封头穿出，所述超导液设置在管体内腔里，所述超导液是由纳米铜、重铬酸钾、过硼酸钠、氧化铝、二氧化锰、高纯水组成，其中各组分所占的重量比是：纳米铜2.3％～2.7％，重铬酸钾4.8％～7％，过硼酸钠0.4％～0.6％，氧化铝0.07％～0.15％，二氧化锰0.08％～0.22％，余量为高纯水。
Description
技术领域
本发明涉及一种地暖管，特别是涉及一种碳纤维电热地暖管。
背景技术
地面辐射供暖(简称地暖)是一项既古老又崭新的技术。在中国地面采暖可追溯到明朝末年，随着科技时代的到来，地面供暖技术已从原始的烟道散热火炕式采暖发展成为以现代材料为热媒的地面辐射供暖。地暖是以整个地面为散热器，通过地板辐射层中的热媒，均匀加热整个地面，利用地面自身的蓄热和热量向上辐射的规律由下至上进行传导，来达到取暖的目的。低温地面热媒在室内形成脚底至头部逐渐递减的温度梯度，从而给人以脚暖头凉的舒适感。
地暖从热媒介质上分为水地暖和电地暖两大类。水地暖是以温度不高于60℃的热水为热媒，在加热管内循环流动，加热地板，通过地面以辐射和对流的传热方式向室内供热的供暖方式。采用水地暖，地面盘管需要经常清洗，锅炉本身的热损耗极大，实际使用能耗很高。电地暖是以低温发热电缆为热源，加热地板，通过地面以辐射的传热方式向室内供热的供暖方式。发热电缆电能耗高，加上系统的损耗和为防止开裂所加厚的混凝土层吸收的热量，其使用中实际电热转换率不高。
发热电缆辐射供暖系统目前在国内常见有两种：一种是金属发热材料的电缆，另一种是以远红外碳纤维为发热材料的电缆。现有技术中，申请号为201410211633.7的发明专利《一种空气能石墨碳纤维地暖电发热管》中公开了一种碳纤维地暖电发热管，碳纤维电热丝的外部设有导热内管和导热外管，内外管通过支架固定连接在一起，导热内外管均采用PB聚丁烯材质制成，导热内管、支架和导热外管三者一体化注塑成型，之间形成空气导热腔，此发热管中采用空气导热，热传递效率较低，并且碳纤维电热丝直线铺设，单位面积内碳纤维电热丝的发热效率不高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、发热效率高、能耗低的碳纤维电热地暖管。
本发明碳纤维电热地暖管，包括碳纤维发热线、管体、超导液和硅胶封头，所述硅胶封头密封设置在管体两端，所述碳纤维发热线设置在管体内部，碳纤维发热线在管体内部沿管体轴向方向依次排列环绕若干圈后从管体两端的硅胶封头穿出，所述超导液设置在管体内腔里，所述超导液是由纳米铜、重铬酸钾、过硼酸钠、氧化铝、二氧化锰、高纯水组成，其中各组分所占的重量比是：纳米铜2.3％～2.7％，重铬酸钾4.8％～7％，过硼酸钠0.4％～0.6％，氧化铝0.07％～0.15％，二氧化锰0.08％～0.22％，余量为高纯水。
本发明碳纤维电热地暖管，其中所述碳纤维发热线沿管体轴向多次弯折后，再沿弯折后的碳纤维发热线依次排列环绕若干圈后从管体两端的硅胶封头穿出。
本发明碳纤维电热地暖管，其中所述碳纤维发热线沿管体轴向弯折次数不少于4次。
本发明碳纤维电热地暖管，其中所述固定柱设置在管体内部，两端与硅胶封头固定连接，所述碳纤维发热线沿固定柱轴向方向依次排列环绕若干圈后从管体两端的硅胶封头穿出。
本发明碳纤维电热地暖管，其中所述固定柱采用铜管或铝管。
本发明碳纤维电热地暖管，其中所述超导液容积占管体腔容积的66％～85％。
本发明碳纤维电热地暖管，其中所述管体外径为16mm。
本发明碳纤维电热地暖管与现有技术不同之处在于本发明碳纤维电热地暖管采用碳纤维电热线做热源，管内充入上述超导液后密封，超导液由纳米铜、重铬酸钾、过硼酸钠、氧化铝、二氧化锰、高纯水组成，导热率高，超导液占内腔空间的66％～85％，导热率达99％，导热效果更好。
本发明碳纤维电热地暖管管体内腔的碳纤维电热线采用螺旋形环绕若干圈，提高了单位面积内的发热效率。
本发明碳纤维电热地暖管管体采用的导热性较好的铜管或铝管类材质，金属管外径在16mm，与现行的地热管外径相比较，相同效果下，能耗更低。
本发明碳纤维电热地暖管主要适用于商业或家庭的室内地热采暖，单位面积内较传统电热型及水热型地暖具有更高的热效率及更低的能耗。
下面结合附图对本发明的碳纤维电热地暖管作进一步说明。
附图说明
图1为本发明碳纤维电热地暖管第一实施方式的内部结构示意图；
图2为本发明碳纤维电热地暖管第二实施方式的内部结构示意图。
具体实施方式
碳纤维电热地暖管
第一实施方式
图1示出了根据本发明第一实施方式的碳纤维电热地暖管，该碳纤维电热地暖管包括碳纤维发热线11、管体12、超导液13和硅胶封头14，管体采用的导热性较好的铜管或铝管类材质，硅胶封头14密封设置在管体12两端，碳纤维发热线11设置在管体12内部，碳纤维发热线11沿管体轴向多次弯折后，再沿弯折后的碳纤维发热线依次排列环绕若干圈后从管体两端的硅胶封头14穿出。碳纤维发热线沿管体轴向弯折次数不少于4次，以保证碳纤维发热线环绕的周向长度，增大碳纤维电热丝11的发热效率。超导液13充入管体内腔，容积占管体腔容积的66％～85％，管体外径设置为16mm。
第二实施方式
图2示出了根据本发明第二实施方式的碳纤维电热地暖管，该碳纤维电热地暖管包括碳纤维发热线21、管体22、超导液23和硅胶封头24，管体采用的导热性较好的铜管或铝管类材质，还包括固定柱25，固定柱25设置在管体22内部，两端与硅胶封头24固定连接，碳纤维发热线21沿固定柱25轴向方向依次排列环绕若干圈后从管体两端的硅胶封头24穿出，硅胶封头24密封设置在管体22两端，超导液23充入管体内腔，容积占管体腔容积的66％～85％。管体外径设置为16mm，固定柱采用铜管或铝管。碳纤维电热丝21利用固定柱25呈螺旋形定位在管体22内腔中，既能增大碳纤维电热丝21的发热效率，又能使碳纤维电热丝21在管体22内位置固定。
超导液
超导液13和超导液23都是由纳米铜、重铬酸钾、过硼酸钠、氧化铝、二氧化锰、高纯水组成，其中各组分所占的重量比是：纳米铜2.3％～2.7％，重铬酸钾4.8％～7％，过硼酸钠0.4％～0.6％，氧化铝0.07％～0.15％，二氧化锰0.08％～0.22％，余量为高纯水。
第三实施方式
超导液各组分所占的重量比是：纳米铜2.3％，重铬酸钾6％，过硼酸钠0.4％，氧化铝0.15％，二氧化锰0.08％，高纯水91.07％。
超导液制作过程：先将2.3％纳米铜、6％重铬酸钾、0.08％二氧化锰和91.07％高纯水加热6分钟，然后再加入0.15％氧化铝，搅拌均匀。
第四实施方式
超导液各组分所占的重量比是：纳米铜2.5％，重铬酸钾4.8％，过硼酸钠0.6％，氧化铝0.07％，二氧化锰0.22％，高纯水91.81％。
超导液制作过程：先将2.5％纳米铜、4.8％重铬酸钾、0.22％二氧化锰和91.81％高纯水加热6分钟，然后再加入0.07％氧化铝，搅拌均匀。
第五实施方式
超导液各组分所占的重量比是：纳米铜2.7％，重铬酸钾7％，过硼酸钠0.5％，氧化铝0.1％，二氧化锰0.2％，高纯水89.5％。
超导液制作过程：先将2.7％纳米铜、7％重铬酸钾、0.2％二氧化锰和89.5％高纯水加热6分钟，然后再加入0.1％氧化铝，搅拌均匀。
通过试验测试，得到表1和表2中超导液的导热系数和比热容数值，由表1和表2可知，该超导液的导热系数明显高于水的导热系数，超导液的比热容低于水的比热容。
表1不同温度下水与超导液的导热系数对比
表2不同温度下水与超导液的比热容对比
环境温度16℃，一根1.7米22W的铝质地暖管，分别通入上述三个实施方式中的超导液和普通水进行通电试验，一定时间后测温，如下表3。
表3超导液和普通水通电试验温度对比
结合表1、表2和表3可知，此超导液传热快，导热效果良好。
在碳纤维电热地暖管的第一和第二实施方式中，220V的工作电压通过电热地暖管两端的碳纤维电热丝正负极接入，使碳纤维电热丝开始发热；逐渐升高的温度使占管体内腔容积66％～85％的超导液迅速汽化膨胀充满管体的内腔，形成导热区，间接使碳纤维电热丝与管体接触，将碳纤维电热丝产生的热量基本无损的传导到管体上，使管体表面发热。管体采用的导热性较好的铜管或铝管类材质，金属管外径在16mm，与现行的地热管外径相比较，相同效果下，能耗更低。管体内腔的碳纤维电热线采用螺旋形环绕若干圈，提高了单位面积内的发热效率。
采用碳纤维电热线做热源，管内充入导热效果更好的超导液后密封，超导液占内腔空间的66％～85％，导热率达99％，导热效果显著。
该碳纤维电热地暖管主要适用于商业或家庭的室内地热采暖，经测试，一个使用面积为18平方的空间(外墙体有保温)，3.6m*5m，设计功率880W，采用1.7米22W直径16mm的铝质地暖管40根，室内温度设定在18-20度，地暖管实际间断运行5小时，耗电4.4KW，月耗电量为132KW，平均每平方米月耗电7.33度电，生活电费按峰时和谷时的平均电价0.4元标准，合计每平方米月电费2.92元左右，18平米月总电费87.96元。使用该碳纤维电热地暖管，单位面积内较传统电热型及水热型地暖具有更高的热效率及更低的能耗。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (7)
1.一种碳纤维电热地暖管，其特征在于：包括碳纤维发热线、管体、超导液和硅胶封头，所述硅胶封头密封设置在管体两端，所述碳纤维发热线设置在管体内部，碳纤维发热线在管体内部沿管体轴向方向依次排列环绕若干圈后从管体两端的硅胶封头穿出，所述超导液设置在管体内腔里，所述超导液是由纳米铜、重铬酸钾、过硼酸钠、氧化铝、二氧化锰、高纯水组成，其中各组分所占的重量比是：纳米铜2.3％～2.7％，重铬酸钾4.8％～7％，过硼酸钠0.4％～0.6％，氧化铝0.07％～0.15％，二氧化锰0.08％～0.22％，余量为高纯水。
2.根据权利要求1所述的碳纤维电热地暖管，其特征在于：所述碳纤维发热线沿管体轴向多次弯折后，再沿弯折后的碳纤维发热线依次排列环绕若干圈后从管体两端的硅胶封头穿出。
3.根据权利要求2所述的碳纤维电热地暖管，其特征在于：所述碳纤维发热线沿管体轴向弯折次数不少于4次。
4.根据权利要求1所述的碳纤维电热地暖管，其特征在于：还包括固定柱，所述固定柱设置在管体内部，两端与硅胶封头固定连接，所述碳纤维发热线沿固定柱轴向方向依次排列环绕若干圈后从管体两端的硅胶封头穿出。
5.根据权利要求4所述的碳纤维电热地暖管，其特征在于：所述固定柱采用铜管或铝管。
6.根据权利要求1所述的碳纤维电热地暖管，其特征在于：所述超导液容积占管体腔容积的66％～85％。
7.根据权利要求1所述的碳纤维电热地暖管，其特征在于：所述管体外径为16mm。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
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