一種熱管式真空集熱管用納米流體超導(dǎo)液及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了一種熱管式真空集熱管用納米流體超導(dǎo)液及其制備方法，超導(dǎo)液包括添加物、基液和分散劑，其中，各組分的重量份為：添加物10?20份；基液60?75份；分散劑10?25份；表面活性劑5?15份；抗凍劑：5?10份；緩蝕劑：10?20份；納米流體超導(dǎo)液制備方法包括先在基液中加入表面活性劑，半小時(shí)后加入添加物，并磁力攪拌，制成懸浮液，然后利用超聲分散從而制成納米流體。通過(guò)實(shí)際的太陽(yáng)能照曬實(shí)驗(yàn)表明，比起常規(guī)的超導(dǎo)液，本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)所述納米流體超導(dǎo)液的導(dǎo)熱效率更強(qiáng)，同時(shí)，本配方安全無(wú)毒，制作成本低廉，制作方法簡(jiǎn)便，可以明顯的提高太陽(yáng)能熱利用系統(tǒng)的工作效率，有很好的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專(zhuān)利技術(shù)涉及太陽(yáng)能熱水器
，具體為一種熱管式真空集熱管用納米流體超導(dǎo)液及其制備方法。
技術(shù)介紹
太陽(yáng)能熱水器作為一種高效環(huán)保的家庭洗浴使用裝置，已經(jīng)進(jìn)入大部分中小型家庭，太陽(yáng)能的出現(xiàn)，標(biāo)志著人類(lèi)已經(jīng)初步征服大自然，為人類(lèi)更好的利用太陽(yáng)能這一取之不盡用之不竭的能奠定了基礎(chǔ)。現(xiàn)在市場(chǎng)上銷(xiāo)售的大部分太陽(yáng)能多為真空管集熱器，熱管式真空集熱管尤為普遍，例如專(zhuān)利技術(shù)號(hào)CN201420421793.X，專(zhuān)利技術(shù)名稱(chēng)為一種熱管真空管型太陽(yáng)集熱器的中國(guó)專(zhuān)利。熱管式真空管主要由熱管，吸熱板，玻璃管等幾部分組成。其工作原理是，太陽(yáng)光透過(guò)玻璃管照射在吸熱板上，高吸收率的選擇性太陽(yáng)吸收膜將太陽(yáng)能輻射能轉(zhuǎn)換為熱能。吸熱板吸收的熱量迅速將熱管內(nèi)的工質(zhì)汽化，被汽化的工質(zhì)上升熱管冷凝端加熱傳熱介質(zhì)即超導(dǎo)液，同時(shí)工質(zhì)放出汽化潛熱后的冷凝成液體，在重力作用下流回?zé)峁芟露耍露藶榧訜岫恕Ｈ绱死脽峁軆?nèi)少量工質(zhì)的汽化—液化相能相變循環(huán)過(guò)程，不斷地將吸收的太陽(yáng)輻射能傳遞給需要加熱的介質(zhì)。現(xiàn)在一般使用的超導(dǎo)液，例如專(zhuān)利技術(shù)號(hào)為CN201110175950.4，專(zhuān)利技術(shù)名稱(chēng)為真空傳熱器用超導(dǎo)液，這種超導(dǎo)液?jiǎn)?dòng)比較慢，在吸收一定的熱量時(shí)并不能迅速的蒸發(fā)傳熱，單位體積的超導(dǎo)液所吸收的熱量較少，這就導(dǎo)致整根熱管傳熱效率低下，而納米流體超導(dǎo)液能有效的解決這個(gè)問(wèn)題。納米流體是指在把金屬或非金屬納米粉體分散到水醇油等傳統(tǒng)熱介質(zhì)中，制備成均勻、穩(wěn)定、高導(dǎo)熱的新型換熱介質(zhì)，這是納米技術(shù)應(yīng)用于熱能工程這一傳統(tǒng)領(lǐng)域的創(chuàng)新性的研究。納米流體在能源、化工、汽車(chē)、建筑、微電子、信息等領(lǐng)域具有巨大的潛在應(yīng)用前景，從而成為材料、物理、化學(xué)、傳熱學(xué)等眾領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。納米流體與傳統(tǒng)換熱介質(zhì)相比，在增強(qiáng)傳熱方面有著優(yōu)良的特性。研究表明：納米流體能顯著提高傳統(tǒng)換熱介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)，納米流體在氨水鼓泡吸收實(shí)驗(yàn)中有極強(qiáng)的強(qiáng)化吸收效果。制備導(dǎo)熱系數(shù)高、換熱性能好、傳質(zhì)效果強(qiáng)的納米流體也必定會(huì)促進(jìn)其在能源、化工、微電子、信息等領(lǐng)域的發(fā)展。因此無(wú)論是從研究還是應(yīng)用的角度出發(fā)，納米流體的制備都將是納米科技發(fā)展中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)的目的是提供一種熱管式真空集熱管用納米流體超導(dǎo)液及其制備方法，該制備方法制得的超導(dǎo)液具有導(dǎo)熱效率高、安全無(wú)毒的特點(diǎn)，該方法制備簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。本專(zhuān)利技術(shù)通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種熱管式真空集熱管用納米流體超導(dǎo)液，包括添加物、基液和分散劑，其中，各組分的重量份為：添加物：10-20份；基液：60-75份；分散劑：10-25份；表面活性劑：5-15份；抗凍劑：5-10份；緩蝕劑：10-20份；本專(zhuān)利技術(shù)所述添加物為Cu或石墨烯的納米級(jí)顆粒，所述基液為乙醇水溶液；所述抗凍劑為碳酸鉀，所述緩蝕劑為硝酸鈉和三乙醇胺復(fù)合溶液，所述表面活性劑為正丁醇。本專(zhuān)利技術(shù)所述分散劑為聚乙二醇。本專(zhuān)利技術(shù)所述聚乙二醇的平均分子量在400～800之間。本專(zhuān)利技術(shù)所述Cu或石墨烯納米顆粒的粒徑在60～100nm之間。使用碳酸鉀替代了現(xiàn)有技術(shù)中常用的重鉻酸鉀作為無(wú)機(jī)抗凍劑，重鉻酸鉀中含有高價(jià)的鉻，對(duì)人體或者環(huán)境均有非常嚴(yán)重的潛在風(fēng)險(xiǎn)；而碳酸鉀的抗凍性能同樣優(yōu)異，并且對(duì)人體和環(huán)境無(wú)害。本專(zhuān)利技術(shù)分散劑采用聚乙二醇，基液為乙醇水溶液，乙二醇也具有非常優(yōu)異的抗凍性能。硝酸鈉和三乙醇胺復(fù)配作為腐蝕抑制劑或緩蝕劑，在本專(zhuān)利技術(shù)限定的范圍內(nèi)其能保證散熱器表面形成均勻的鈍化層和有機(jī)膜層，阻止腐蝕反應(yīng)的進(jìn)一步發(fā)生。優(yōu)選的，硝酸鈉和三乙醇胺的比例為1：2。熱管式真空集熱管用納米流體超導(dǎo)液的制備方法，包括：先在基液中加入表面活性劑，半小時(shí)后加入添加物，并磁力攪拌，制成懸浮液，然后利用超聲分散從而制成納米流體。本專(zhuān)利技術(shù)的有益效果：本專(zhuān)利技術(shù)在納米顆粒懸浮液中加入分散劑，使其在顆粒表面吸附，改變顆粒表面的性質(zhì)，從而改變顆粒與液相介質(zhì)、顆粒與顆粒間的相互作用，使顆粒間有較強(qiáng)的排斥力，從而保持顆粒懸浮穩(wěn)定性更持久。通過(guò)實(shí)際的太陽(yáng)能照曬實(shí)驗(yàn)表明，比起常規(guī)的超導(dǎo)液，本專(zhuān)利技術(shù)所述納米流體超導(dǎo)液的導(dǎo)熱效率更強(qiáng)，同時(shí)，本配方安全無(wú)毒，制作成本低廉，制作方法簡(jiǎn)便，可以明顯的提高太陽(yáng)能熱利用系統(tǒng)的工作效率，有很好的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。本專(zhuān)利技術(shù)所述制備方法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)；根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)所述制備方法制得的溶液的穩(wěn)定性好，安全無(wú)毒，-40℃不結(jié)冰。具體實(shí)施方式以下結(jié)合實(shí)例對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)技術(shù)加以詳細(xì)說(shuō)明，但實(shí)例并不用于限制本專(zhuān)利技術(shù)技術(shù)，凡是采用本技術(shù)相似的方法以及相似的技術(shù)，均應(yīng)列入本專(zhuān)利的保護(hù)范圍。納米流體不是指簡(jiǎn)單的液—固混合物，它是納米顆粒在其所分散的基液中形成的均勻穩(wěn)定的懸浮液。在納米流體中，由于納米顆粒表面的活性使它們很容易團(tuán)聚在一起，形成帶有若干弱連接界面較大的團(tuán)聚體，從而產(chǎn)生顆粒沉淀，降低穩(wěn)定性。因此如何使納米粒子均勻穩(wěn)定地分散于液體介質(zhì)中，形成分散性好、穩(wěn)定性高、持續(xù)性久以及低團(tuán)聚的納米流體，是納米流體制備方面的重點(diǎn)和難點(diǎn)。基于此，研究者提出了多種制備方法，以期能制得分散穩(wěn)定性較好的納米流體。到目前為止，較為常用、也較為成熟的制備方法主要有氣相沉積法和分散法。氣相沉積法把納米粒子的制備與納米流體的制備結(jié)合在一起，所制得的納米顆粒小、納米顆粒在液體中分散均勻、穩(wěn)定性好。但該法僅適合在低蒸汽壓的流體中制備含金屬粒子的納米流體。并且對(duì)設(shè)備的要求較高，費(fèi)用高、產(chǎn)量小，不易于工業(yè)化生產(chǎn)，從而影響了該方法的泛應(yīng)用。本專(zhuān)利技術(shù)所述的制備方法即為分散法。本專(zhuān)利技術(shù)中用到Cu或石墨烯納米級(jí)顆粒的主要是起導(dǎo)熱作用。實(shí)施例1以Cu納米顆粒為添加物，Cu納米顆粒的粒徑為100nm，添加重量份為20份；以乙醇水溶液為基液，分散劑為聚乙二醇，聚乙二醇的平均分子量為800，以碳酸鉀為抗凍劑，添加重量份為10份，以硝酸鈉和三乙醇胺復(fù)合溶液為所述緩蝕劑，添加重量份為10份，以正丁醇為表面活性劑，添加重量份為15份。先在乙醇水溶液中加入表面活性劑、緩蝕劑、抗凍劑，半小時(shí)后加入Cu納米顆粒，并磁力攪拌，制成懸浮液，然后加入分散劑，再然后利用超聲分散從而制成納米流體。將配好的納米流體放入熱管式真空集熱管，通過(guò)太陽(yáng)能悶曬實(shí)驗(yàn)表明：在一天的吸熱過(guò)程中，納米流體超導(dǎo)液這一組的水溫比常規(guī)超導(dǎo)液這一組的水溫高出5～7℃。實(shí)施例2以Cu納米顆粒為添加物，Cu納米顆粒的粒徑為60nm，添加重量份為10份；以乙醇水溶液為基液，分散劑為聚乙二醇，聚乙二醇的平均分子量為400，以碳酸鉀為抗凍劑，添加重量份為5份，以硝酸鈉和三乙醇胺復(fù)合溶液為所述緩蝕劑，添加重量份為20份，以正丁醇為表面活性劑，添加重量份為5份。先在乙醇水溶液中加入表面活性劑、緩蝕劑、抗凍劑，半小時(shí)后加入Cu納米顆粒，并磁力攪拌，制成懸浮液，然后加入分散劑，再然后利用超聲分散從而制成納米流體。將配好的納米流體放入熱管式真空集熱管，通過(guò)太陽(yáng)能悶曬實(shí)驗(yàn)表明：在一天的吸熱過(guò)程中，納米流體超導(dǎo)液這一組的水溫比常規(guī)超導(dǎo)液這一組的水溫高出6～9℃。實(shí)施例3以石墨烯納米顆粒為添加物，石墨烯納米顆粒的粒徑為60nm，添加量重量份為10份；乙醇水溶液為基液，加入的分散劑聚乙二醇，聚乙二醇的平均分子量為400，以碳酸鉀為抗凍劑，添加重量份為8份，以硝酸鈉和三乙醇胺復(fù)合溶液為所述緩蝕劑，添加重量份為15份，以正丁醇為表面活性劑，添加重量份為10份。先在乙醇水溶液中加入表面本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種熱管式真空集熱管用納米流體超導(dǎo)液，其特征在于：包括添加物、基液和分散劑，其中，各組分的重量份為：添加物：10?20份；基液：60?75份；分散劑：10?25份；表面活性劑：5?15份；抗凍劑：5?10份；緩蝕劑：10?20份；所述添加物為Cu或石墨烯的納米級(jí)顆粒，所述基液為乙醇水溶液，所述抗凍劑為碳酸鉀，所述緩蝕劑為硝酸鈉和三乙醇胺復(fù)合溶液，所述表面活性劑為正丁醇。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種熱管式真空集熱管用納米流體超導(dǎo)液，其特征在于：包括添加物、基液和分散劑，其中，各組分的重量份為：添加物：10-20份；基液：60-75份；分散劑：10-25份；表面活性劑：5-15份；抗凍劑：5-10份；緩蝕劑：10-20份；所述添加物為Cu或石墨烯的納米級(jí)顆粒，所述基液為乙醇水溶液，所述抗凍劑為碳酸鉀，所述緩蝕劑為硝酸鈉和三乙醇胺復(fù)合溶液，所述表面活性劑為正丁醇。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱管式真空集熱管用納米流體超導(dǎo)液，其特征在于：所...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：禹勝林，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：無(wú)錫信大氣象傳感網(wǎng)科技有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：江蘇;32