CN113648902A - 一种五氟丙烷纳米流体配制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种五氟丙烷纳米流体配制装置及方法，装置包括：真空泵、带体积刻度的密封透明罐、注射器、五氟丙烷制冷剂瓶、阀1、阀2、阀3及管路；所述带体积刻度的密封透明罐通过阀1及管路与真空泵连接；所述带体积刻度的密封透明罐通过阀2及管路与注射器连接；所述带体积刻度的密封透明罐通过阀3及管路与五氟丙烷的制冷剂瓶连接；本发明充分利用制冷剂在不同温度下压力差异大的特点通过对透明罐加热和冷却来驱动液态制冷剂从密封透明罐中流入和流出，减少了外部动力设备的使用，提高了装置的可靠性和密封性。

Description

一种五氟丙烷纳米流体配制装置及方法

技术领域

本发明属于溶液配制技术领域，具体涉及一种五氟丙烷纳米流体配制装置及方法。

背景技术

制冷剂利用其两相沸腾传热、传热系数大、可承受热流密度高的特点用于电子设备散热，是目前科学研究的一个热点。在制冷剂中添加纳米颗粒可以进一步提高制冷剂的沸腾换热能力，也是目前研究的一个热点。但是，由于常温常压条件下，一般制冷剂大多以气体形式存在，往其中添加纳米颗粒完成纳米流体配制通常被认为在技术上难以实现。因此，除了特殊制冷剂或流体如R141b，水等常温常压下为液体，容易得到纳米流体外，基于其它制冷剂的纳米流体制备往往实现起来困难，相关的实验研究也很少，这在一定程度上阻碍了纳米流体的实验研究和应用推广。

R245fa(五氟丙烷)在常温(20～30℃)下的饱和压力要略高于一个大气压，制冷剂环保，无毒，不可燃，因此在常规电子设备的散热中具有很大的应用潜力；如此一来，解决R245fa纳米流体的配制问题已成为业界需要进一步实验研究的问题。

发明内容

针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种五氟丙烷纳米流体配制装置及方法，以解决现有技术中常温常压下制冷剂通常为气态，无法作为液态溶剂加入纳米颗粒的问题；本发明能够实现五氟丙烷作为基液的纳米流体配制。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的一种五氟丙烷纳米流体配制装置，包括：真空泵、带体积刻度的密封透明罐、注射器、五氟丙烷制冷剂瓶、阀1、阀2、阀3及管路；

所述带体积刻度的密封透明罐通过阀1及管路与真空泵连接；

所述带体积刻度的密封透明罐通过阀2及管路与注射器连接；

所述带体积刻度的密封透明罐通过阀3及管路与五氟丙烷的制冷剂瓶连接；

所述带体积刻度的密封透明罐中插入的两个管路深度不同；其中，与阀1连接的管路的末端插入后位于带体积刻度的密封透明罐中的上部，其内部用于流通气体；与阀2、阀3连接的管路的末端插入后位于带体积刻度的密封透明罐中的下部，其内部用于流通液体。

进一步地，所述管路采用硬管；采用硬管保证管路不发生明显形变，抽真空时使得装置及其管路中的空气被抽离得更为彻底；同时保证管路及其连接点不发生移位，避免装置各连接处发生拉拽而影响密封性；另外使得带体积刻度的密封透明罐中的大部分液体可以通过连接阀3和阀2的管路顺利导出。

进一步地，所述阀1靠近真空泵端，所述阀2靠近注射器端，所述阀3靠近五氟丙烷制冷剂瓶端或其它系统接口；由此减少在在纳米流体配制过程中引入空气。

进一步地，所述阀1和2采用开度可调节的阀门，控制阀1开度来控制真空泵抽真空的速率，控制阀2开度以使得注射器中带纳米颗粒的腔体部分的空气能在开始时被抽除，同时避免纳米颗粒在抽真空过程中被带入管路。

进一步地，所述带体积刻度的密封透明罐采用导热好的耐压罐体，降低密封罐温度可使得罐内气体冷凝，罐内压力下降，进而使得液态制冷剂流入到罐内，加热带体积刻度的密封透明罐可使得罐内压力升高，从而罐中配制好的纳米流体通过端口在罐子下部的管路被压出。

进一步地，所述带体积刻度的密封透明罐为带体积刻度，可实现用于配制具有特定浓度的纳米流体。

本发明的一种五氟丙烷纳米流体配制方法，基于上述装置，步骤如下：

1)关闭阀3，打开阀1和阀2，真空泵通电工作，将带体积刻度的密封透明罐和管路抽真空，排除带体积刻度的密封透明罐和管路中的空气；

2)关闭阀1和阀2，打开阀3，五氟丙烷制冷剂瓶向带体积刻度的密封透明罐中输送所需要体积数量的液态五氟丙烷，同时对带体积刻度的密封透明罐降温降压，对五氟丙烷制冷剂瓶加热升压以实现液态五氟丙烷的输送；

3)关闭阀1和阀3，打开阀2，将液态五氟丙烷引入到注射器内，完成液态五氟丙烷和纳米颗粒的初步混合，然后将带有纳米颗粒的液态五氟丙烷推送到带体积刻度的密封透明罐内，重复操作本步骤直到所有纳米颗粒完全进入带体积刻度的密封透明罐；

4)关闭阀1、阀2和阀3，移除真空泵、注射器、五氟丙烷制冷剂瓶，采用超声振荡装置使纳米颗粒在带体积刻度的密封透明罐内的液态五氟丙烷中进一步均匀分散，完成五氟丙烷纳米流体的配制；

5)均匀分散的液态五氟丙烷纳米流体通过阀2对应管路或阀3对应管路注入到抽真空后的实验系统管路或其他装置内。

进一步地，所述带体积刻度的密封透明罐中制冷剂取出的具体方法为：通过阀1泵入高压五氟丙烷蒸汽或/和直接加热带体积刻度的密封透明罐使罐中压力升高，从而使带体积刻度的密封透明罐中液态五氟丙烷通过连接阀2和阀3的管路被压出。

本发明的有益效果：

本发明的装置构造简单，制造成本低，容易制造；本发明的方法操作步骤简洁，容易实现，适合于五氟丙烷纳米流体的大量制备和简易制备，减少了五氟丙烷纳米流体运用于实验研究和工业应用的障碍。

本发明充分利用制冷剂在不同温度下压力差异大的特点通过对透明罐加热和冷却来驱动液态制冷剂从密封透明罐中流入和流出，减少了外部动力设备的使用，提高了装置的可靠性和密封性。

附图说明

图1为本发明装置的结构原理图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

参照图1所示，本发明的一种五氟丙烷纳米流体配制装置，包括：真空泵、带体积刻度的密封透明罐、注射器、五氟丙烷制冷剂瓶、阀1、阀2、阀3及管路；

所述带体积刻度的密封透明罐通过阀1及管路与真空泵连接；

所述带体积刻度的密封透明罐通过阀2及管路与注射器连接；

所述带体积刻度的密封透明罐通过阀3及管路与五氟丙烷的制冷剂瓶连接；

所述带体积刻度的密封透明罐中插入的两个管路深度不同；其中，与阀1连接的管路的末端插入后位于带体积刻度的密封透明罐中的上部，其内部用于流通气体；与阀2、阀3连接的管路的末端插入后位于带体积刻度的密封透明罐中的下部，其内部用于流通液体。

于优选示例中，所述管路为硬管；采用硬管保证管路不发生明显形变，抽真空时使得装置及其管路中的空气被抽离得更为彻底；同时保证管路及其连接点不发生移位，避免装置各连接处发生拉拽而影响密封性；另外使得带体积刻度的密封透明罐中的大部分液体可以通过连接阀3和阀2的管路顺利导出。

于优选示例中，所述阀1靠近真空泵端，所述阀2靠近注射器端，所述阀3靠近五氟丙烷制冷剂瓶端或其它系统接口；由此减少在在纳米流体配制过程中引入空气。

于优选示例中，所述阀1和2采用开度可调节的阀门，控制阀1开度来控制真空泵抽真空的速率，控制阀2开度以使得注射器中带纳米颗粒的腔体部分的空气能在开始时被抽除，同时避免纳米颗粒在抽真空过程中被带入管路。

于优选示例中，所述带体积刻度的密封透明罐采用导热好的耐压罐体，降低密封罐温度可使得罐内气体冷凝，罐内压力下降，进而使得液态制冷剂流入到罐内，加热带体积刻度的密封透明罐可使得罐内压力升高，从而罐中配制好的纳米流体通过端口在罐子下部的管路被压出。

此外，所述带体积刻度的密封透明罐为带体积刻度，可实现用于配制具有特定浓度的纳米流体。

本发明的装置中，通过真空泵完成带体积刻度的密封透明罐和相应管路的真空，排除其中的空气，使五氟丙烷制冷剂瓶中的液态五氟丙烷流入到带体积刻度的密封透明罐内，利用注射器通过管路抽取带体积刻度的密封透明罐中的液态五氟丙烷并使其与存放在注射器内的纳米颗粒初步混合，控制注射器使初步混合的纳米流体进入到带体积刻度的密封透明罐内，以完成进一步的混合；最终实现五氟丙烷纳米流体的配制。

本发明的一种五氟丙烷纳米流体配制方法，基于上述装置，步骤如下：

1)关闭阀3，打开阀1和阀2，真空泵通电工作，将带体积刻度的密封透明罐和管路抽真空，排除带体积刻度的密封透明罐和管路中的空气；

2)关闭阀1和阀2，打开阀3，五氟丙烷制冷剂瓶向带体积刻度的密封透明罐中输送所需要体积数量的液态五氟丙烷，同时对带体积刻度的密封透明罐降温降压，对五氟丙烷制冷剂瓶加热升压以实现液态五氟丙烷的输送；

3)关闭阀1和阀3，打开阀2，将液态五氟丙烷引入到注射器内，完成液态五氟丙烷和纳米颗粒的初步混合，然后将带有纳米颗粒的液态五氟丙烷推送到带体积刻度的密封透明罐内，重复操作本步骤直到所有纳米颗粒完全进入带体积刻度的密封透明罐；

4)关闭阀1、阀2和阀3，移除真空泵、注射器、五氟丙烷制冷剂瓶，采用超声振荡装置使纳米颗粒在带体积刻度的密封透明罐内的液态五氟丙烷中进一步均匀分散，完成五氟丙烷纳米流体的配制；

5)均匀分散的液态五氟丙烷纳米流体通过阀2对应管路或阀3对应管路注入到抽真空后的实验系统管路或其他散热装置内以供使用。

示例中，所述带体积刻度的密封透明罐中制冷剂取出的具体方法为：通过阀1泵入高压五氟丙烷蒸汽或/和直接加热带体积刻度的密封透明罐使罐中压力升高，从而使带体积刻度的密封透明罐中液态五氟丙烷通过连接阀2和阀3的管路被压出。

本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种五氟丙烷纳米流体配制装置，其特征在于，包括：真空泵、带体积刻度的密封透明罐、注射器、五氟丙烷制冷剂瓶、阀1、阀2、阀3及管路；

所述带体积刻度的密封透明罐通过阀1及管路与真空泵连接；

所述带体积刻度的密封透明罐通过阀2及管路与注射器连接；

所述带体积刻度的密封透明罐通过阀3及管路与五氟丙烷的制冷剂瓶连接；

所述带体积刻度的密封透明罐中插入的两个管路深度不同；其中，与阀1连接的管路的末端插入后位于带体积刻度的密封透明罐中的上部，其内部用于流通气体；与阀2、阀3连接的管路的末端插入后位于带体积刻度的密封透明罐中的下部，其内部用于流通液体。

2.根据权利要求1所述的五氟丙烷纳米流体配制装置，其特征在于，所述管路采用硬管。

3.根据权利要求1所述的五氟丙烷纳米流体配制装置，其特征在于，所述阀1靠近真空泵端，所述阀2靠近注射器端，所述阀3靠近五氟丙烷制冷剂瓶端或其它系统接口。

4.根据权利要求1所述的五氟丙烷纳米流体配制装置，其特征在于，所述阀1和2采用开度可调节的阀门，控制阀1开度来控制真空泵抽真空的速率，控制阀2开度以使得注射器中带纳米颗粒的腔体部分的空气能在开始时被抽除，同时避免纳米颗粒在抽真空过程中被带入管路。

5.根据权利要求1所述的五氟丙烷纳米流体配制装置，其特征在于，所述带体积刻度的密封透明罐采用导热好的耐压罐体，降低密封罐温度使得罐内气体冷凝，罐内压力下降，进而使得液态制冷剂流入到罐内，加热带体积刻度的密封透明罐使得罐内压力升高，从而罐中配制好的纳米流体通过端口在罐子下部的管路被压出。

6.一种五氟丙烷纳米流体配制方法，基于权利要求1-5中任意一项所述装置，其特征在于，步骤如下：

1)关闭阀3，缓慢打开阀1和阀2，真空泵通电工作，将带体积刻度的密封透明罐和管路抽真空，排除带体积刻度的密封透明罐和管路中的空气；

2)关闭阀1和阀2，打开阀3，五氟丙烷制冷剂瓶向带体积刻度的密封透明罐中输送所需要体积数量的液态五氟丙烷，同时对带体积刻度的密封透明罐降温降压，对五氟丙烷制冷剂瓶加热升压以实现液态五氟丙烷的输送；

3)关闭阀1和阀3，打开阀2，将液态五氟丙烷引入到注射器内，完成液态五氟丙烷和纳米颗粒的初步混合，然后将带有纳米颗粒的液态五氟丙烷推送到带体积刻度的密封透明罐内，重复操作本步骤直到所有纳米颗粒完全进入带体积刻度的密封透明罐；

4)关闭阀1、阀2和阀3，移除真空泵、注射器、五氟丙烷制冷剂瓶，采用超声振荡装置使纳米颗粒在带体积刻度的密封透明罐内的液态五氟丙烷中进一步均匀分散，完成五氟丙烷纳米流体的配制；

5)均匀分散的液态五氟丙烷纳米流体通过阀2对应管路或阀3对应管路注入到抽真空后的实验系统管路或其他装置内。

7.根据权利要求6所述的五氟丙烷纳米流体配制方法，其特征在于，所述带体积刻度的密封透明罐中制冷剂取出的具体方法为：通过阀1泵入高压五氟丙烷蒸汽或/和直接加热带体积刻度的密封透明罐使罐中压力升高，从而使带体积刻度的密封透明罐中液态五氟丙烷通过连接阀2和阀3的管路被压出。

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