RU2557611C2 - Теплоноситель для солнечного коллектора - Google Patents
Теплоноситель для солнечного коллектора Download PDFInfo
- Publication number
- RU2557611C2 RU2557611C2 RU2013141890/05A RU2013141890A RU2557611C2 RU 2557611 C2 RU2557611 C2 RU 2557611C2 RU 2013141890/05 A RU2013141890/05 A RU 2013141890/05A RU 2013141890 A RU2013141890 A RU 2013141890A RU 2557611 C2 RU2557611 C2 RU 2557611C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat carrier
- heat
- coolant
- water
- heating
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
Landscapes
- Silicon Compounds (AREA)
- Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к органическим теплоносителям, а именно к жидким пожаробезопасным теплоносителям на водно-гликолиевой основе, используемым для преобразования электромагнитного излучения Солнца в тепловую энергию для нагрева теплоносителя. Теплоноситель седиментационно устойчивый для солнечного коллектора включает 50 мас. % 1,2-пропандиола, 0,5 мас. % нанодисперсного углерода или 0,1 мас. % нигрозина и остальное - воду. Предложенный теплоноситель обладает повышенной светоабсорбирующей способностью, составляющей 99,8% при наличии нанодисперсного углерода и 99,5% при наличии в нем нигрозина, что обеспечивает увеличение скорости нагрева теплоносителя в 5-6 раз и увеличение эффективности работы солнечного коллектора с жидким теплоносителем. 2 пр.
Description
Изобретение относится к составам органических теплоносителей, а именно к жидким пожаробезопасным теплоносителям на водно-гликолиевой основе, используемым для преобразования электромагнитного излучения Солнца в тепловую энергию для нагрева жидкого светоабсорбирующего седиментационно устойчивого теплоносителя.
Солнечные системы - системы, собирающие солнечную энергию и преобразующие ее в тепло, в последнее время приобретают все большую популярность. Солнечный коллектор - это основной элемент установок, с помощью которых происходит преобразование энергии излучения солнца в другую форму полезной энергии. Наиболее широко распространены коллекторы, которые преобразуют излучение солнца в тепловую энергию. Коллекторы такого типа воспринимают излучение от солнца, преобразуют его в тепло и передают это тепло какому-то теплоносителю.
В качестве теплоносителей для систем отопления, используемых в быту и в промышленных сооружениях, может быть использована воды, однако высокая температура кристаллизации (0°C) может привести к «размораживанию» системы отопления в зимний период. Поэтому в качестве теплоносителя наиболее часто применяют водно-гликолевые смеси. Гликоли - многоатомные спирты - этиленгликоль (1,2 этандиол), пропиленгликоль (1,2-пропандиол), глицерин - имеют низкую температуру кристаллизации до -70°C и в смеси с водой замерзают при отрицательных температурах.
Недостатком водно-гликолиевых жидкостей как теплоносителей является их высокая коррозионная активность, объясняющаяся действием агрессивных низкомолекулярных кислот (муравьиной, щавелевой и др.), образующихся при окислении гликолей [Химическая промышленность. 1973. - N 7. - с.511]. Для предотвращения негативного воздействия теплоносителя на элементы конструкции отопительной системы в водно-гликолевую основу вводят различные присадки и ингибиторы коррозии.
Известны следующие составы незамерзающих теплоносителей на основе водно-гликолевых смесей. Теплоноситель, содержащий, мас.%: этиленгликоль - 50,00-53,00; бензоат натрия - 4,00-6,00; динатрий фосфат - 1,00-1,18; нитрит натрия - 0,10-0,13; пеногаситель ПМС-200А (полиметилсилоксан) - 0,001-0,010; флуоресцеин натриевая соль (уранин) - 0,005-0,010 (краситель); дистиллированная вода - остальное [Патент РФ №2182585].
Теплоноситель, содержащий, мас.%: глицерин - 3,0-35,0; диэтиленгликоль - 30,0-60,0; бензойная кислота - 1,81-2,01; гидрооксид натрия - 0,7-0,9; тетраборат натрия - 0,85-1,15; нитрит натрия - 0,09-0,13; нитрат калия - 0,02-0,04; флуоресцеин натриевая соль (уранин) - 0,001-0,002; вода - остальное [Патент РФ №2009158]
Теплоноситель, содержащий, мас.%: вода дистиллированная - 33,41-41,92; этиленгликоль - 54,314-62,33; гидрооксид натрия - 0,791-0,912; бензойная кислота - 2,11-2,37; бура - 0,622-0,713; нитрит натрия - 0,121-0,142; нитрат калия - 0,030-0,034; флуоресцеин натриевая соль (уранин) - 0,0007-0,0012; пеногаситель ПМС-200А (полиметилсилоксан) - 0,0006-0,0013; метасиликат натрия 9-водный - 0,063-0,0734 [Патент №1806162].
Теплоноситель, содержащий, мас.%: полиалкиленгликоль - 0,1-20,0; бензоат щелочного металла - 1,6-3,5; тетраборат натрия - 0,3-1,0; нитрит натрия - 0,06-0,2; натриевая соль 2-меркаптобензтиазола - 0,005-0,02; силикат щелочного металла - 0,005-0,06; пеногаситель - 0,002-0,02; краситель - 0,001-0,005; вода - 3,0-45,0; моноэтиленгликоль - остальное [Патент РФ №2159789].
Однако присадки обычных автомобильных тосолов не рассчитаны на длительную и интенсивную эксплуатацию в бытовых системах отопления ввиду высокой токсичности.
Наименее опасным для здоровья антифризом может служить пропан-1,2-диол (пропиленгликоль). Этот относительно недорогой антифриз может быть также использован в смеси с водой, что позволит существенно снизить стоимость, не влияя негативным образом на эксплуатационные характеристики системы.
Известен состав теплоносителя, содеражащий, мас.%: спирт до 90-95, преимущественно этиленгликоль; 0,1-5,0 органическую добавку - алифатическую одноосновную кислоту С6-С12 или ее соль; 0,1-5,0 тетрабората натрия; 0,1-5,0 толилтриазола или бензотриазола. Для приготовления рабочего теплоносителя концентрат разбавляют добавлением 25-75 мас.% воды [7-US №4759864]. Указанный теплоноситель используется в системах охлаждения двигателей внутреннего сгорания при температурах до плюс 80°C, обладает хорошими антикоррозионными свойствами по отношению ко всем конструкционным материалам указанных систем. Однако по вспениваемости превышает установленные ГОСТ-ом допустимые пределы, кроме того, присутствие в составе соединений класса триазолов снижает его экологическую безопасностью.
Использующийся в солнечном коллекторе теплоноситель кроме перечисленных выше свойств - низкой температуры кристаллизации, низкой коррозионной активности, низкой токсичностью - должен обладать высокой теплоемкостью и высокой теплопроводностью. Теплопроводность определяет скорость нагрева теплоносителя в коллекторе. Поскольку теплоноситель постоянно движется и находится в коллекторе под воздействием солнечной радиации весьма ограниченное время, скорость нагрева теплоносителя является важнейшей характеристикой, определяющей эффективность работы такой системы в целом. Для повышения скорости нагрева целесообразно использовать светоабсорбирующий теплоноситель, имеющий в своем составе нанодисперсные или молекулярнодисперсные компоненты, поглощающая способность которых будет больше, чем у теплоносителя.
Известен способ, когда в прозрачную жидкость-теплоноситель добавляют мелкоструктурную ферромагнитную композицию, увеличивающую светопоглощающие свойства полученной суспензии, например порошковый кобальт или порошок окиси железа, а также диссоциирующие в жидкости-теплоносителе красители, в качестве которых могут использоваться анилиновые красители, синька или тушь [RU 2395043]. Однако наличие в жидкости ферромагнитных частиц создает определенные технологические трудности, а именно необходимость введения в конструкцию магнитной ловушки, поскольку металлические частицы, имеющие в 5-6 раз более высокую плотность, чем жидкая фаза теплоносителя, делают теплоноситель седиментационно неустойчивым. В результате осаждения частиц металла в поле силы тяжести будут возникать их скопления в наиболее узких каналах системы, что приведет к выходу ее из строя. Кроме того, предложенные металлы сами являются коррозионно нестабильными в водных растворах. Большая площадь поверхности частиц дисперсной фазы будет способствовать высокой скорости их окисления с образованием гелей, что сделает систему еще более нестабильной.
Наиболее близким к заявленному объекту по технической сущности является теплоноситель, по патенту РФ №2139907, который выбран за прототип. В изобретении для передачи или отвода тепла в тепловой аппаратуре технологических процессов различных отраслей промышленности предложен теплоноситель следующего состава, мас.%: этиленгликоль, или диэтиленгликоль, или пропиленгликоль 50-65; тетраборат натрия 0,5-1,0; пиперазин 0,02-0,1; вода - остальное. Жидкий теплоноситель пожаробезопасен, не обладает вспениваемостью, коррозионно инертен к стали, термически стабилен в интервале температур от минус 45 до плюс 110°C, может использоваться как хладагент.
Недостатками данного теплоносителя являются его прозрачность, которая не позволяет достичь требуемых значений абсорбции тепла в виде энергии поглощенного светового потока.
Техническим результатом изобретения является создание светоабсорбирующего седиментационно устойчивого теплоносителя, содержащего компоненты, не увеличивающие пожароопасность и вспениваемость матрицы, устойчивые к окислению в среде теплоносителя и к агрегации, имеющие черный цвет, который обеспечит максимальное светопоглощение.
Поставленная задача решается благодаря введению нанодисперсного углерода или органического вещества - нигрозина - в количестве 0,5 мас. % и 0,1 мас. % соответственно в состав теплоносителя на водно-гликолевой основе, что приводит к резкому увеличению скорости нагрева теплоносителя и увеличению эффективности работы солнечного коллектора с жидким теплоносителем.
Технический результат предлагаемого состава теплоносителя достигается за счет изменения состава теплоносителя и введения в него наносветоабсорбирующих компонентов, что положительно влияет на свойства всей системы жидкостного коллектора.
Положительный эффект заключается в том, что при использовании светоабсорбирующего седиментационно устойчивого теплоносителя в солнечном коллекторе наночастицы углерода или нигрозина абсорбируют солнечное излучение более интенсивно, чем прозрачный теплоноситель. Скорость нагрева теплоносителя при прочих равных условиях в первые минуты увеличивается в 5-6 раз. Таким образом, за одинаковый промежуток времени система аккумулирует в 5-6 раз более тепла, что и повышает эффективность ее использования.
Пример 1.
Теплоноситель состава, мас. %: 1,2-пропандиол - 50; активный уголь (дисперсность 107 м-1) - 0,5; остальное - вода, подвергался термообработке при 100°C в течение 3 часов.
Измерения проводились на макете жидкостного коллектора, размер светоабсорбера 30×40 см, толщина поглощающего слоя 2 см, с обеих сторон коллектора использовалось стекло толщиной 4 мм, теплоизолирующей подложки в системе не предусмотрено. Теплоемкость коллектора рассчитывалась на основании массы части стекла, участвующего в теплообмене, и средней удельной теплоемкости стекла 0,84 кДж/(кг·К). Температура окружающей среды 22-24°C. В ходе испытаний производились замеры температуры теплоносителя, светового потока падающего на коллектор и прошедшего через светоабсорбер. Интенсивность светового потока измерялась с помощью Auto Ranging Light Meter СЕМ DT-1309 с точностью 0,1 лк.
Поглощение светового потока составило 99,8%, скорость нагрева теплоносителя в начальный период - 1,2 град/мин. Скорость нагрева теплоносителя состава, мас. %: 1,2-пропандиол - 50, вода - 50 (без светообсорбирующей компоненты), - 0,2 град/мин. Таким образом, скорость нагрева возрастает в 6 раз.
Пример 2
Теплоноситель состава, мас. %: 1,2-пропандиол - 50; нигрозин - 0,1; остальное - вода.
Измерения по примеру 1
Поглощение светового потока составило 99,5%, скорость нагрева теплоносителя в начальный период - 0,98 град/мин. Скорость нагрева теплоносителя состава, мас. %: 1,2-пропандиол - 50, вода - 50 (без светообсорбирующей компоненты), - 0,2 град/мин. Таким образом, скорость нагрева возрастает почти в 5 раз.
Claims (1)
- Теплоноситель седиментационно устойчивый для солнечного коллектора, включающий 50 мас. % 1,2-пропандиола, 0,5 мас. % нанодисперсного углерода или 0,1 мас. % нигрозина и остальное - воду.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013141890/05A RU2557611C2 (ru) | 2013-09-13 | 2013-09-13 | Теплоноситель для солнечного коллектора |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013141890/05A RU2557611C2 (ru) | 2013-09-13 | 2013-09-13 | Теплоноситель для солнечного коллектора |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013141890A RU2013141890A (ru) | 2015-03-20 |
RU2557611C2 true RU2557611C2 (ru) | 2015-07-27 |
Family
ID=53285502
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013141890/05A RU2557611C2 (ru) | 2013-09-13 | 2013-09-13 | Теплоноситель для солнечного коллектора |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2557611C2 (ru) |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2636069A1 (de) * | 1976-08-11 | 1978-02-16 | Roland Prof Dr Schuh | Waermeaufnehmendes und waermeleitendes medium |
US4572864A (en) * | 1985-01-04 | 1986-02-25 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Composite materials for thermal energy storage |
DE4131516A1 (de) * | 1991-09-21 | 1993-04-08 | Rs Automatisierung Gmbh | Waermetraegerfluessigkeit |
RU2139906C1 (ru) * | 1998-02-24 | 1999-10-20 | Орехов Александр Иванович | Жидкий теплоноситель |
RU2139907C1 (ru) * | 1998-05-26 | 1999-10-20 | ОАО "Нижнекамскнефтехим" | Жидкий теплоноситель |
RU2167904C2 (ru) * | 1996-03-01 | 2001-05-27 | Несте Ой | Жидкий теплоноситель |
RU2265039C2 (ru) * | 2000-06-19 | 2005-11-27 | Тексако Дивелопмент Корпорейшн | Жидкий теплоноситель, содержащий наночастицы и карбоксилаты |
RU2315797C2 (ru) * | 2001-10-17 | 2008-01-27 | Тексако Дивелопмент Корпорейшн | Композиция концентрата охлаждающей жидкости топливного элемента |
UA41237U (en) * | 2008-12-23 | 2009-05-12 | Государственное Высшее Учебное Заведение "Украинский Государственный Химико-Технологический Университет" | Solar collector |
CN103087682A (zh) * | 2013-01-31 | 2013-05-08 | 北京大学 | 具有吸光和导电性质的复合定形相变材料及其制备方法 |
-
2013
- 2013-09-13 RU RU2013141890/05A patent/RU2557611C2/ru active
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2636069A1 (de) * | 1976-08-11 | 1978-02-16 | Roland Prof Dr Schuh | Waermeaufnehmendes und waermeleitendes medium |
US4572864A (en) * | 1985-01-04 | 1986-02-25 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Composite materials for thermal energy storage |
DE4131516A1 (de) * | 1991-09-21 | 1993-04-08 | Rs Automatisierung Gmbh | Waermetraegerfluessigkeit |
RU2167904C2 (ru) * | 1996-03-01 | 2001-05-27 | Несте Ой | Жидкий теплоноситель |
RU2139906C1 (ru) * | 1998-02-24 | 1999-10-20 | Орехов Александр Иванович | Жидкий теплоноситель |
RU2139907C1 (ru) * | 1998-05-26 | 1999-10-20 | ОАО "Нижнекамскнефтехим" | Жидкий теплоноситель |
RU2265039C2 (ru) * | 2000-06-19 | 2005-11-27 | Тексако Дивелопмент Корпорейшн | Жидкий теплоноситель, содержащий наночастицы и карбоксилаты |
RU2315797C2 (ru) * | 2001-10-17 | 2008-01-27 | Тексако Дивелопмент Корпорейшн | Композиция концентрата охлаждающей жидкости топливного элемента |
UA41237U (en) * | 2008-12-23 | 2009-05-12 | Государственное Высшее Учебное Заведение "Украинский Государственный Химико-Технологический Университет" | Solar collector |
CN103087682A (zh) * | 2013-01-31 | 2013-05-08 | 北京大学 | 具有吸光和导电性质的复合定形相变材料及其制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013141890A (ru) | 2015-03-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101698793B (zh) | 一种汽车防冻液 | |
CN102093852B (zh) | 一种汽车发动机防冻液 | |
CN102367379B (zh) | 一种全寿命无水冷却液 | |
RU2678036C1 (ru) | Охлаждающая композиция, способ работы двигателя внутреннего сгорания с ее использованием и ее использование | |
CN103059819B (zh) | 一种发动机无水冷却液组合物 | |
CN103666403A (zh) | 一种汽车发动机冷却液 | |
CN107629763A (zh) | 一种新型环保水性太阳能热水器导热介质 | |
CN102851003A (zh) | 耐蚀防冻液 | |
CN109666459B (zh) | 一种抗高温长寿命发动机冷却液 | |
CN104673200A (zh) | 一种新型长效冷却液 | |
CN101580703B (zh) | 一种节能冷却液 | |
RU2557611C2 (ru) | Теплоноситель для солнечного коллектора | |
KR20150080590A (ko) | 에너지 절감 유체 | |
CN104213127A (zh) | 一种重型机车类车辆水箱用缓蚀剂 | |
KR101300238B1 (ko) | 방식성 및 pH 완충성이 향상된 부동액 또는 냉각액 조성물 | |
CN103806004B (zh) | 太阳能热水器用换热工质 | |
CN107090276A (zh) | 一种耐腐蚀防冻液 | |
CN106590554A (zh) | 一种环保型汽车发动机防冻液 | |
CN102851002B (zh) | 铝用耐蚀防冻液 | |
CN110699048A (zh) | 一种风电机组变频器冷却液及其制备方法 | |
CN104673207A (zh) | 一种稳定性好的防冻液 | |
CN103805146B (zh) | 一种能源塔空调系统用防冻剂及其所应用的防冻液 | |
CN104673201A (zh) | 一种高效耐腐蚀防冻液 | |
CN104673197A (zh) | 一种汽车专用防冻液 | |
JP2011008942A (ja) | 燃料電池用冷却液 |