CN105627796A - 高效导热介质及导热元件 - Google Patents

高效导热介质及导热元件 Download PDF

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Abstract

本发明属于热能传输介质强化技术领域，涉及一种高效导热介质及导热元件。它包括若干由能溶解于水中的化合物混合制成且附着在导热元件内壁上的高效导热层，以及覆盖在高效导热层上的由若干化合物混合制成的电磁波发射和吸收层，当导热元件内填充有换热介质时，所述的电磁波发射和吸收层在导热元件内呈悬浮状。本发明可用于高低温环境，及水平及垂直双向的热量传导，热传导效率高。

Description

高效导热介质及导热元件
技术领域
本发明属于热能传输介质强化技术领域，涉及一种高效导热介质及导热元件。
背景技术
目前在热传递技术领域中，实现一定距离的高效率传热往往采用热对流技术，例如热管技术。采用热对流技术是依靠工作流体在不断循环中吸放潜热实现热传递，其缺点是在水平方向的传热能力不佳。
另外一种高效的导热方式是热能以电磁波的形式在管道内快速传播，其传播速度快，在水平方向下仍保持较高的传热效率，但其缺点是在垂直结构下，热量无法从上端往下端进行传输。
中国专利文献公开了一种超导热管及其传热介质[申请号：201410277082.4]，该超导热管包括真空导热管，传热介质，所述传热介质位于真空导热管内腔；所述传热介质包括下述物质：过锰酸锌1-3份，氯化镁3-8份，四硼酸钠5-15份，重铬酸钾3-8份，氯化亚铁2-8份，氯化锶2-6份，水800-1000份。上述方案仍然只能解决在水平方向上的快速传热效果，对于在垂直方向上传热仍有待提高。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种具有复合热传导功能的高效导热介质。
本发明的另一目的是提供一种热传导能力良好的导热元件。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：一种高效导热介质，包括若干由能溶解于水中的化合物混合制成且附着在导热元件内壁上的高效导热层，以及覆盖在高效导热层上的由若干化合物混合制成的电磁波发射和吸收层，当导热元件内填充有换热介质时，所述的电磁波发射和吸收层在导热元件内呈悬浮状。导热元件中的电磁波发射和吸收层是将热能以电磁波的形式发射，传递，吸收，以达到热量轴向的快速传播，以及管道一定范围内良好的均温效果
在上述的高效导热介质中，所述的高效导热层由氧化钴、氧化硼、氧化铍、β-钛、铬酸锶、碳酸锶、重铬酸钾、重铬酸镁、重铬酸钙或氧化铜中的任意两种或两种以上的化合物混合而成，并固定在导热元件的内壁上，所述的电磁波发射和吸收层由重铬酸钾，重铬酸银，铬酸锶，过氧化钾，氧化铍，β-钛，单晶硅，重铬酸镁，氧化硼中的任意两种或两种以上的化合物混合而成，当高效导热层固定在导热元件上后，组成电磁波发射和吸收层的化合物混合后灌注在导热元件内。
在上述的高效导热介质中，电磁波发射和吸收层通过以下方法灌入到导热元件内：当导热元件内壁固定高效导热层后，在导热元件上开设一个孔洞，在孔洞上加一个盖子，加热导热元件底部，加热温度不超过120℃，通过孔洞将组成电磁波发射和吸收层的化合物灌入到导热元件内，盖上盖子，加热导热元件底部，当温度达到80-125℃之间时，打开盖子排气，排气完成后盖上盖子，自然冷却，完成导热元件密封。
在上述的高效导热介质中，本高效导热介质还包括填充在导热元件内的石墨碳纳米粒子。
在上述的高效导热介质中，所述的石墨碳纳米粒子填充在换热介质中，所述的换热介质为水或氨或溴化铝或氟化物。
在上述的高效导热介质中，所述的组成高效导热层的化合物用水溶解后并涂覆在导热元件的内壁上，自然干燥后形成高效导热层。
在上述的高效导热介质中，组成高效导热层的化合物按以下质量分数的组分依次混合：
上述化合物混合后搅拌均匀形成溶液，溶液均匀涂覆在导热元件的内壁上，干燥后形成高效导热层，
组成电磁波发射和吸收层的化合物按以下质量分数的组分依次混合：
上述化合物混合均匀后灌注在导热元件内。
在上述的高效导热介质中，所述的单晶硅经过磁渗透，所述的电磁波发射和吸收层的总质量不小于导热元件体积的1/400000。
在上述的高效导热介质中，组成高效导热层的化合物按以下质量分数的组分依次混合：
上述化合物溶于水后形成溶液，溶液均匀涂覆在导热元件的内壁上，干燥后形成高效导热层，
组成电磁波发射和吸收层的化合物按以下质量分数的组分依次混合：
上述化合物混合均匀后灌注在导热元件内。
一种具有上述的高效导热介质的导热元件。
与现有的技术相比，本发明的优点在于：可用于高低温环境，及水平及垂直双向的热量传导，热传导效率高。
附图说明
图1是本发明提供的导热元件未填充换热介质时的示意图；
图2是本发明提供的导热元件填充换热介质后的示意图。
图中：导热元件1、高效导热层2、电磁波发射和吸收层3。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
实施例1
如图1所示，一种高效导热介质，包括若干由能溶解于水中的化合物混合制成且附着在导热元件1内壁上的高效导热层2，导热元件1可以是直管、盘管或其他形式的金属管道或容器，以及覆盖在高效导热层2上的由若干化合物混合制成的电磁波发射和吸收层3，如图2所示，当导热元件1内填充有换热介质时，所述的电磁波发射和吸收层3在导热元件1内呈悬浮状。本高效导热介质还包括填充在导热元件1内的石墨碳纳米粒子，以加强导热元件1气液变化的换热能力。石墨碳纳米粒子填充在换热介质中，所述的换热介质为水或氨或溴化铝或氟化物。优选地，换热介质为氟利昂，密度为10克/m3，压力≥0.1Mpa。
高效导热层2由氧化钴、氧化硼、氧化铍、β-钛、铬酸锶、碳酸锶、重铬酸钾、重铬酸镁、重铬酸钙或氧化铜中的任意两种或两种以上的化合物混合而成，并固定在导热元件1的内壁上，所述的电磁波发射和吸收层3由重铬酸钾，重铬酸银，铬酸锶，过氧化钾，氧化铍，β-钛，单晶硅，重铬酸镁，氧化硼中的任意两种或两种以上的化合物混合而成，当高效导热层2固定在导热元件1上后，组成电磁波发射和吸收层3的化合物混合后灌注在导热元件1内。
电磁波发射和吸收层3通过以下方法灌入到导热元件1内：当导热元件1内壁固定高效导热层2后，在导热元件1上开设一个孔洞，在孔洞上加一个盖子，加热导热元件1底部，加热温度不超过120℃，通过孔洞将组成电磁波发射和吸收层3的化合物灌入到导热元件1内，盖上盖子，加热导热元件1底部，当温度达到80-125℃之间时，打开盖子排气，排气完成后盖上盖子，自然冷却，完成导热元件密封。
在本实施例中，组成高效导热层2的化合物用水溶解后并涂覆在导热元件1的内壁上，自然干燥后形成高效导热层2。
具体的说，组成高效导热层2的化合物按以下质量分数的组分依次混合：水100份；氧化钴0.2份；重铬酸钾1.0份；上述化合物混合后搅拌均匀形成溶液，溶液均匀涂覆在导热元件1的内壁上，干燥后形成高效导热层2，
组成电磁波发射和吸收层3的化合物按以下质量分数的组分依次混合：重铬酸银0.1份；单晶硅0.2份；上述化合物混合均匀后灌注在导热元件1内。混合过程在常温下操作，如15-20℃的温度。
本领域技术人员应当理解，本实施例实际还提供了一种导热元件，该导热元件具有上述的高效导热介质。
实施例2
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，组成高效导热层2的化合物按以下质量分数的组分依次混合：水100份；氧化钴0.5份；氧化铍0.01份；铬酸锶0.5份；碳酸锶0.5份；氧化铜0.8份；β-钛0.6份；重铬酸钾1.2份；氧化硼1.0份；重铬酸钙1.0份；重铬酸镁2.0份；上述化合物混合后搅拌均匀形成溶液，溶液均匀涂覆在导热元件1的内壁上，干燥后形成高效导热层2，
组成电磁波发射和吸收层3的化合物按以下质量分数的组分依次混合：重铬酸钾0.0-0.8份；重铬酸银0.1-0.4份；单晶硅0.2-0.9份；氧化铍0.0-0.01份；铬酸锶0.0-0.1份；氧化硼0.0-0.1份；氧化钾0.0-0.1份；β-钛0.0-1.25份；重铬酸镁0.0-0.2份；上述化合物混合均匀后灌注在导热元件1内。混合过程在常温下操作，如15-20℃的温度。
优选方案，单晶硅经过磁渗透，所述的电磁波发射和吸收层3的总质量不小于导热元件1体积的1/400000。
实施例3
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，组成高效导热层2的化合物按以下质量分数的组分依次混合：水100份；氧化钴0.3份；氧化铍0.005份；铬酸锶0.2份；碳酸锶0.2份；氧化铜0.5份；β-钛0.3份；重铬酸钾1.1份；氧化硼0.4份；重铬酸钙0.6份；重铬酸镁0.8份；上述化合物溶于水后形成溶液，溶液均匀涂覆在导热元件1的内壁上，干燥后形成高效导热层2，
组成电磁波发射和吸收层3的化合物按以下质量分数的组分依次混合：重铬酸钾0.3份；重铬酸银0.3份；单晶硅0.5份；氧化铍0.005份；铬酸锶0.05份；氧化硼0.06份；氧化钾0.03份；β-钛0.7份；重铬酸镁0.1份；上述化合物混合均匀后灌注在导热元件1内。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了导热元件1、高效导热层2、电磁波发射和吸收层3等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种高效导热介质，其特征在于，包括若干由能溶解于水中的化合物混合制成且附着在导热元件(1)内壁上的高效导热层(2)，以及覆盖在高效导热层(2)上的由若干化合物混合制成的电磁波发射和吸收层(3)，当导热元件(1)内填充有换热介质时，所述的电磁波发射和吸收层(3)在导热元件(1)内呈悬浮状。
2.根据权利要求1所述的高效导热介质，其特征在于，所述的高效导热层(2)由氧化钴、氧化硼、氧化铍、β-钛、铬酸锶、碳酸锶、重铬酸钾、重铬酸镁、重铬酸钙或氧化铜中的任意两种或两种以上的化合物混合而成，并固定在导热元件(1)的内壁上，所述的电磁波发射和吸收层(3)由重铬酸钾，重铬酸银，铬酸锶，过氧化钾，氧化铍，β-钛，单晶硅，重铬酸镁，氧化硼中的任意两种或两种以上的化合物混合而成，当高效导热层(2)固定在导热元件(1)上后，组成电磁波发射和吸收层(3)的化合物混合后灌注在导热元件(1)内。
3.根据权利要求2所述的高效导热介质，其特征在于，电磁波发射和吸收层(3)通过以下方法灌入到导热元件(1)内：当导热元件(1)内壁固定高效导热层(2)后，在导热元件(1)上开设一个孔洞，在孔洞上加一个盖子，加热导热元件(1)底部，加热温度不超过120℃，通过孔洞将组成电磁波发射和吸收层(3)的化合物灌入到导热元件(1)内，盖上盖子，加热导热元件(1)底部，当温度达到80-125℃之间时，打开盖子排气，排气完成后盖上盖子，自然冷却，完成导热元件密封。
4.根据权利要求1所述的高效导热介质，其特征在于，本高效导热介质还包括填充在导热元件(1)内的石墨碳纳米粒子。
5.根据权利要求4所述的高效导热介质，其特征在于，所述的石墨碳纳米粒子填充在换热介质中，所述的换热介质为水或氨或溴化铝或氟化物。
6.根据权利要求1所述的高效导热介质，其特征在于，所述的组成高效导热层(2)的化合物用水溶解后并涂覆在导热元件(1)的内壁上，自然干燥后形成高效导热层(2)。
7.根据权利要求6所述的高效导热介质，其特征在于，组成高效导热层(2)的化合物按以下质量分数的组分依次混合：
上述化合物混合后搅拌均匀形成溶液，溶液均匀涂覆在导热元件(1)的内壁上，干燥后形成高效导热层(2)，
组成电磁波发射和吸收层(3)的化合物按以下质量分数的组分依次混合：
上述化合物混合均匀后灌注在导热元件(1)内。
8.根据权利要求7所述的高效导热介质，其特征在于，所述的单晶硅经过磁渗透，所述的电磁波发射和吸收层(3)的总质量不小于导热元件(1)体积的1/400000。
9.根据权利要求7所述的高效导热介质，其特征在于，组成高效导热层(2)的化合物按以下质量分数的组分依次混合：
上述化合物溶于水后形成溶液，溶液均匀涂覆在导热元件(1)的内壁上，干燥后形成高效导热层(2)，
组成电磁波发射和吸收层(3)的化合物按以下质量分数的组分依次混合：
上述化合物混合均匀后灌注在导热元件(1)内。
10.一种具有权利要求1-9任意一项所述的高效导热介质的导热元件。
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