CN1422931A - 超热增能传热工质及其传热元件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超热增能传热工质及用其生产制作的传热元件,超热增能传热工质是由分别选自至少一种的作为基本传热作用的A类物质和作为增能物质的B类物质组合形成的混合物,其中A物质主要有:钠、奈、钾、铯、导热油、水、汞、丙酮、氨、甲醇、乙醇、F－22、乙烷、氮；B类物质主要有:四氧化三锰、氧化钴、绿柱石、钴蓝、硼酸钨镉、钛酸钾、碳化硼、氧化钽、四氧化三铁、三氧化锆、铬酸锶、偏铝酸锂、重铬酸钠、氧化钇、氧化铍、氧化镱、氧化镝、氧化硼、氧化硅、氧化铝等。传热元件是由密闭的容器抽成真空状态,置入上述传热工质后封装制成的。超热增能传热工质改善了普通传热工质的传热能力,可使热能几乎无热阻传递,并且增加了传热效率,可使传热效率大于1。
Description
一、技术领域
本发明涉及传热技术领域中的传热工质及传热元件。
二、背景技术
在传统传热领域，热管技术是目前被广泛地应用于不同行业的最先进技术，其导热性比银、铜、铝等可高几个数量级，已形成的Cotter理论体系对热管的各种性能指标进行了计算。综合而言，热管的技术性能有：
A、很高导热性：由于其热阻小，与银、铜、铝相比单位质量的热管可多传递几个数量级的热量。
B、优良的保温性。
C、热流密度可变性：通过改变热管的面积，方便的改变热流密度。
D、热流方向可逆性。
E、热二极管及热开关性能。
F、可控热管的温度可控性。
G、环境适应性。
但其存在的技术难点及缺陷为：
A、产生不凝性气体：由于工作液体与管壳材料发生化学反应，从而可能产生不凝性气体，这种不良气体使热管工作恶化，传热能力降低甚至失效。
B、工作液体物性恶化：由于工作介质在一定温度下逐渐改变其物理性能，某些工质性能将不稳定。
C、管壳材料的腐蚀、溶解：某些工质对壳体产生腐蚀、溶解，因而对壳体及工质的配合须经特别选择，否则将出现被腐蚀、溶解的可能性。
专利号为95110042，95230245的中国专利公开了一种以水为主体的加入其他7种化学物质组成的混合物热管工质，所加入的7种化学物质是氧化钠、氯酸蓝、辛烷值、乙醇、盐酸、食盐、油(食用油或机油)。专利公开了使用混合工质作为热管工质的方法，为热管技术的进步作出了贡献。但专利中公开的混合物工质都属于相变类物质，热管在工作过程中，它们都要发生相变，从本质上来说，仍属于传统意义上的热管工质。所以其所述传热效率及速度仅比传统热管略有提高，但远达不到本发明的效果，不具有本发明的性能。
专利号为89108521、89104485、95225775、97180042的中国专利公开了另一类热管工质配方以及用这类工质制作的热管，公开的工质由缓蚀剂、激发剂、导热剂三部分组成，用其制作热管时，将它们分为三层涂布于传热管装置内壁，吸真空后封装。由以上专利公开的工质和热管，热管在传热过程中的热效率最多只能接近100％，不能超过100％，不具有在传热过程中超热增能的性能与效果。
三、发明内容
本发明的目的是提供一种传热效率大于1的传热工质及其传热器件。
本发明的内容如下：
一种超热增能传热工质，其特征是由选自A类物质中的至少一种物质与选择B类物质中的至少一种物质组合所形成的物质，其中，A类物质为：纳、奈、钾、铯、导热油、水、汞、联苯、导热姆、丙酮、氨、甲醇、乙醇、F-22、乙烷、氮等物质；B类物质为：金属氧化物、绿柱石、钴蓝、硼酸钨镉、钛酸钾、碳化硼、铬酸锶、偏铝酸锂、重铬酸钾、重铬酸钠等物质。
上述所说的B类物质金属氧化物为选自四氧化三锰、氧化钴、氧化钽、四氧化三铁、三氧化锆、氧化钇、氧化铍、氧化镱、氧化镝、氧化硼、氧化硅、氧化铝中的氧化物。
上述所说的组合物可由B类物质金属氧化物为选自四氧化三锰、氧化钴、氧化镤、四氧化三铁、三氧化锆、氧化钇、氧化铍、氧化镱、氧化镝、氧化硼、氧化硅、氧化铝中的氧化物。
上述所说的组合物可由至少一种选自A类物质中的物质与至少二种选自B类物质中的物质组合所形成的物质。
上述所说的组合物可由至少一种选自A类物质中的物质与至少三种选自B类物质中的物质组合所形成的物质。
上述所说的组合物可由至少一种选自A类物质中的物质与至少五种选自B类物质中的物质组合所形成的物质。
上述所说的组合物可由至少一种选自A类物质中的物质与至少七种选自B类物质中的物质组合所形成的物质。
上述所说的组合物可由至少二种选自A类物质中的物质与至少二种选自B类物质中的物质组合所形成的物质。
上述所说的组合物可由至少二种选自A类物质中的物质与至少三种选自B类物质中的物质组合所形成的物质。
上述所说的组合物可由至少二种选自A类物质中的物质与至少五种选自B类物质中的物质组合所形成的物质。
上述所说的组合物可由至少三种选自A类物质中的物质与至少二种选自B类物质中的物质组合所形成的物质。
上述所说的组合物可由至少三种选自A类物质中的物质与至少五种选自B类物质中的物质组合所形成的物质。
上述所说的组合物由至少四种选自A类物质中的物质与至少五种选自B类物质中的物质组合所形成的物质。
上述所说的组合物，B类物质为选自重铬酸钾、重铬酸钠、绿柱石、钴蓝、氧化镝、二氧化锆、铬酸锶和四氧化三锰中的至少三种物质。
上述所说的组合物，B类物质选自氧化钴、绿柱石、钴蓝、硼酸钨镉、钛酸钾、碳化硼、氧化钽、四氧化三铁中的至少二种物质，所选B类物质先混合并加热不低于5℃后再与A类物质混合。
由上述工质制备导热元件，是通过将配备好的超热增能传热工质灌装入中空密封的容器，经封装制成超热增能传热工质导热元件。
灌装工质是在真空状态下灌入密封容器，灌装时B类物质的温度不低于5℃。
本发明的核心思想是在作为基本传热剂的A类物质中加入作为超热增能物质的B类物质形成混合物工质，以增大传热器件在传热过程中的传热效率。
在本发明中，代表传统热管技术的A类传热工质加入到一定的传热装置中，利用相变原理可实现热能的较高效率传输。由于在A类物质中加入在一定条件下可转换、释入热能的B类物质，且B类物质在传热过程中转换、释放的热能大于传热装置由于其热阻而损失的热能，因此传热效率可大于100％，突破了传统思维下传热效率不能大于100％的极限值。
通过大量反复的实验，本发明终于实现了本发明的上述发明目的，找到并确定了在一定条件下可持续转换、释放的B类物质，针对A类物质将其按不同的比例配比经优化筛选确定了B类物质中的某种适于A类物质的组合，该种组合使得工质在传热过程中将热阻损失的能量由B类物质转换、释放出更多的热能弥补后，综合热效率大于1。
根据本发明的超热增能工质制成的传热器件，可实现如下性能：
A、新一代超热管
用本发明的技术所生产的超热管，完全具有热管所具有的一切技术特征，经实验检测和工程实验表明超热管完全可以取代传统热管，除具有传统热管的技术特征外，超热管还具备很多传统热管不具备的性能。
B、超热管传导能力
用本发明的技术制作的热管具有非常优秀的热传导能力，其热传导能力比自然界中传热最快的白银还快7700～30000多倍，具有超传统热管的传热能力。
C、增能传热能力
用本发明的技术制作的超热管具有增能传热能力，该种能力主要是依赖于工质在达到工作状态后可以转换、释放热能，并且转换、释放的热能大于在热能传递过程中损失的热能，其综合效果使得热能在传递过程中，出现增能传热的现象。
本发明所揭示的超热增能传热工质改善了普通传热工质的传热能力，可使热能几乎无热阻传递，并且增加了传热效率，可使传热效率大于1。按上述A、B两类不同比例物质配制的特种传热工质，化学性能稳定，使用寿命持久，对相应的容器材料碳钢，低合金耐热钢、不锈耐热钢、非金属材料无任何腐蚀。
本发明技术及产品已在石油、冶金、电力等行业进行了实验，产生了明显的节能效果和经济效益。
四、附表说明
附表1是用本发明公开的超热增能传热工质和传热元件进行实验所测的数据。由表中可以看出本发明具有传热增能性能和超强的传热能力。
实验是在特制的蒸气室与水中进行，热管加热段为光管，外径32mm，段长240mm，加热介质为98℃饱和水蒸气。冷却段为光管，外径32mm，段长760mm，冷却介质为19℃清水。
五、具体实施方式
以下为本发明的实施方案中的几种方式，因本发明的技术方案有很多种，很难将全部方案列举完毕，只要依据本发明的原理及方法进行，即可将本发明实施。
在以下的实施例中各组分的份数均为重量份数。
实施例1：
在100份水中加入：
重铬酸钾： 3～6份
重铬酸钠： 15～17份
绿柱石： 6～9份
钴 蓝： 10～15份
氧化镝： 3～5份
二氧化锆： 5～7份
铬酸锶： 10～12份
四氧化三锰：22～23份
实施例2：
在100份A类物质导热油加入：
氧化铍： 7～9份
钴 蓝： 2～4份
二氧化锆： 10～12份
偏铝酸锂： 3～5份
碳化硼： 12～17份
四氧化三锰：3～7份
氧化硼： 4～5份
氧化钇： 1～2份
实施例3：
在100份A类物质中乙醇中加入：
铬酸锶： 3～7份
四氧化三锰：4～9份
重铬酸钾： 6～10份
重铬酸钠： 30～32份
氧化钴： 20～23份
钛酸钾： 2～4份
实施例4：
在A类物质中：
联 苯： 3～7份
导热姆： 9～13份
加入B类物质：
绿柱石： 30～35份
四氧化三锰：30～32份
钴 蓝： 32～40份
实施例5：
在A类物质中：
钾： 1～3份
钠： 3～7份
加入B类物质：
绿柱石： 3～6份
氧化钽： 7～9份
二氧化锆： 2～9份
硼酸钨镉： 6～10份
钴 蓝： 1～8份
实施例6：
在A类物质中：
钠： 3～6份
氨： 6～7份
加入B类物质中：
硼酸钨镉： 3～6份
绿柱石： 4～7份
钴 蓝： 15～20份
氧化钛： 30～35份
实施例7：
在A类物质中：
铯： 3～9份
汞： 5～15份
加入B类物质：
钛酸钾： 3～5份
四氧化三锰：40～50份
氧化硼： 2～7份
二氧化锆： 6～9份
实施例8：
在A类物质中：
氨： 20～31份
水： 70～100份
乙醇： 10～20份
加入B类物质
钛酸钾： 10～14份
氧化硼： 12～17份
绿柱石： 2～3份
钴 蓝： 5～10份
实施例9：
在A类物质中：
纳： 1～3份
钾： 2～5份
铯： 2～2份
汞： 7～10份
甲醇： 80～90份
乙醇： 78～89份
加入B类物质：
氧化硼： 30份
二氧化锆：30～35份
绿柱石： 40～50份
实施例10：
在A类物质中：
纳： 1～2份
钾： 2～4份
甲醇： 80～90份
乙醇： 17～30份
加入B类物质：
氧化钛： 10～13份
实施例11：
在A类物质中：
纳： 1～4份
奈： 4～6份
钾： 1～3份
导热油： 2～6份
汞： 1～5份
导热姆： 1～9份
丙酮： 10～11份
氨： 17～19份
甲醇： 4～7份
乙醇： 30～31份
氮： 3～4份
加入B类物质：
绿柱石： 20～25份
钴蓝： 34～45份
硼酸钨镉： 34～40份
钛酸钾： 40～45份
碳化硼： 56～70份
铬酸锶： 78～89份
偏铝酸锂： 1～3份
重铬酸钾： 40～45份
重铬酸钠： 2～4份
四氧化三锰：3～5份
氧化钴： 5～7份
氧化镤： 4～6份
四氧化三铁：3～5份
二氧化钴： 5～7份
氧化钇： 6～7份
氧化铍： 7～9份
氧化镱： 4～6份
氧化镝： 6～7份
氧化硼： 6～9份
氧化硅： 5～7份
氧化铝： 7～9份
优选方案1：
实施例1：
在100份水中加入：
重铬酸钾： 3份
重铬酸钠： 16份
绿柱石： 9份
钴蓝： 11份
氧化镝： 4份
二氧化锆： 6份
铬酸锶： 10份
四氧化三锰：22份
优选方案2
在100份A类物质导热油加入：
氧化铍： 7份
钴蓝： 2份
二氧化锆： 11份
偏铝酸锂： 3份
碳化硼： 16份
四氧化三锰：6份
氧化硼： 4份
氧化钇： 2份
优选方案3：
在100份A类物质中乙醇中加入：
铬酸锶： 4份
四氧化三锰：5份
重铬酸钾： 7份
重铬酸钠： 30份
氧化钴： 20份
钛酸钾： 3份
优选方案4：
在A类物质中
联苯： 3份
导热姆： 11份
加入B类物质：
绿柱石： 32份
四氧化三锰：30份
钴蓝： 38份
优选方案5：
在A类物质中
钾： 2份
钠： 3份
加入B类物质
绿柱石： 5份
氧化钽： 7份
二氧化锆： 9份
硼酸钨镉： 7份
钴蓝： 8份
优选方案6
在A类物质中：
钠： 4份
氨： 6份
加入B类物质中：
硼酸钨镉： 5份
绿柱石： 7份
钴蓝： 16份
氧化钛： 30份
优选方案7
在A类物质中：
铯： 4份
汞： 5份
加入B类物质的
钛酸钾： 5份
四氧化三锰：40份
氧化硼： 5份
二氧化锆： 7份
优选方案8
在A类物质中：
氨： 23份
水： 79份
乙醇： 11份
加入B类物质
钛酸钾： 11份
氧化硼： 13份
绿柱石： 2份
钴蓝： 9份
优选方案9
在A类物质中：
纳： 2份
钾： 4份
铯： 3份
汞： 7份
甲醇： 90份
乙醇： 89份
加入B类物质：
氧化硼： 30份
二氧化锆： 32份
绿柱石： 45份
优选方案10
在A类物质中：
纳： 1份
钾： 3份
甲醇： 81份
乙醇： 19份
加入B类物质：
氧化钛： 10份
优选方案11
在A类物质中：
纳： 2份
奈： 5份
钾： 2份
导热油： 4份
汞： 1份
导热姆： 7份
丙酮： 14份
氨： 17份
甲醇： 8份
乙醇： 30份
氮： 3份
加入B类物质
绿柱石： 20份
钴蓝： 38份
硼酸钨镉：39份
钛酸钾： 40份
碳化硼： 56份
铬酸锶： 79份
偏铝酸锂：2份
重铬酸钾：44份
重铬酸钠： 3份
四氧化三锰：4份
氧化钴： 5份
氧化镤： 5份
四氧化三铁：4份
二氧化钴： 6份
氧化钇： 6份
氧化铍： 7份
氧化镱： 4份
氧化镝： 6份
氧化硼： 8份
氧化硅： 7份
氧化铝： 8份附表1：
| 冷凝水量(Kg) | 时间(s) | 水流量(Kg/s) | 冷水出口温度t2(℃) | 输入功率(KW) | 输出功率(KW) | 增能(KW) | 增能比Φ(％) | 传热能力(KW/cm2) |
| 0.2 | 154 | 0.0640 | 31 | 2.94 | 3.21 | 0.27 | 9.21 | 0.65 |
| 0.2 | 157 | 0.07341 | 30 | 2.88 | 3.38 | 0.49 | 17.01 | 0.69 |
| 0.2 | 162 | 0.04295 | 36 | 2.79 | 3.05 | 0.26 | 9.22 | 0.62 |
| 0.2 | 178 | 0.02760 | 42 | 2.54 | 2.65 | 0.11 | 4.34 | 0.54 |
| 0.2 | 194 | 0.01960 | 49 | 2.33 | 2.46 | 0.12 | 5.33 | 0.50 |
| 0.2 | 228 | 0.01225 | 62 | 1.99 | 2.20 | 0.22 | 10.9 | 0.45 |
Claims (16)
1、一种超热增能传热工质，其特征是由选自A类物质中的至少一种物质与选择B类物质中的至少一种物质组合所形成的物质，其中，A类物质为：纳、奈、钾、铯、导热油、水、汞、联苯、导热姆、丙酮、氨、甲醇、乙醇、F-22、乙烷、氮等物质；B类物质为：金属氧化物、绿柱石、钴蓝、硼酸钨镉、钛酸钾、碳化硼、铬酸锶、偏铝酸锂、重铬酸钾、重铬酸钠等物质。
2、如权利要求1所述超热增能传热工质，其特征是所说的B类物质金属氧化物为选自四氧化三锰、氧化钴、氧化钽、四氧化三铁、三氧化锆、氧化钇、氧化铍、氧化镱、氧化镝、氧化硼、氧化硅、氧化铝中的氧化物。
3、如权利要求2所述超热增能传热工质，其特征是由至少一种选自A类物质中的物质与至少二种选自B类物质中的物质组合所形成的物质。
4、如权利要求2所述超热增能传热工质，其特征是由至少一种选自A类物质中的物质与至少三种选自B类物质中的物质组合所形成的物质。
5、如权利要求2所述超热增能传热工质，其特征是由至少一种选自A类物质中的物质与至少五种选自B类物质中的物质组合所形成的物质。
6、如权利要求2所述超热增能传热工质，其特征是由至少一种选自A类物质中的物质与至少七种选自B类物质中的物质组合所形成的物质。
7、如权利要求2所述超热增能传热工质，其特征是由至少二种选自A类物质中的物质与至少二种选自B类物质中的物质组合所形成的物质。
8、如权利要求7所述超热增能传热工质，其特征是由至少二种选自A类物质中的物质与至少三种选自B类物质中的物质组合所形成的物质。
9、如权利要求8所述超热增能传热工质，其特征是由至少二种选自A类物质中的物质与至少五种选自B类物质中的物质组合所形成的物质。
10、如权利要求2所述超热增能传热工质，其特征是由至少三种选自A类物质中的物质与至少二种选自B类物质中的物质组合所形成的物质。
11、如权利要求10所述超热增能传热工质，其特征是由至少三种选自A类物质中的物质与至少五种选自B类物质中的物质组合所形成的物质。
12、如权利要求2述超热增能传热工质，其特征是由至少四种选自A类物质中的物质与至少五种选自B类物质中的物质组合所形成的物质。
13、如权利要求1或2所述超热增能传热工质，其特征是当A类物质选自水时，B类物质为选自重铬酸钾、重铬酸钠、绿柱石、钴蓝、氧化镝、二氧化锆、铬酸锶和四氧化三锰中的至少三种物质。
14、如权利要求1或2或3或4或5或6或7或8或9或10或11或12或13所述超热增能传热工质，其特征是当B类物质选自氧化钴、绿柱石、钴蓝、硼酸钨镉、钛酸钾、碳化硼、氧化钽、四氧化三铁中的至少二种物质，所选B类物质先混合并加热不低于5℃后再与A类物质混合。
15、一种用权利要求1或2或3或4或5或6或7或8或9或10或11或12或13所述超热增能传热工质生产的导热元件，其特征是将配备好的超热增能传热工质灌装入中空容器后密封，制成超热增能传热工质导热元件。
16、如权利要求15所述超热增能传热工质导热元件，其特征是工质是在真空状态下灌入密封容器，且灌装时B类物质的温度不低于5℃。
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