[發明專利]溫度控制介質

無效

• 申請號: 201080026708.4
• 申請日: 2010-06-18
• 公開（公告）號: CN102459500A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發明（設計）人: W·古柯特;A·溫克勒;D·赫爾;C·開普菲斯伯格
• 申請（專利權）人: SGL碳股份公司
• 主分類號: C09K5/10
• 分類號: C09K5/10
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 柳冀

技術領域

本發明涉及導熱和導電液體，及其制備和用途。

背景技術

用于傳熱或傳冷的液體(下文稱作溫度控制介質)存在于多個領域。例如工業過程、裝置、機器、發動機、工業設備、房屋空調、地熱和太陽能技術的使用。這不斷增加對于相應熱載體和冷載體的需求。

除了水之外(由于其熱物理性能而成為優選的用于溫度控制目的的介質)，根據在溫度水平和針對相應用途的粘度方面的需求，還使用特定的液體，例如基于多元醇如丙二醇的液體。

對于多數應用和為了保護引導液體的管道系統和泵等，向溫度控制介質例如水和醇中加入添加劑，如鹽、硅酸鹽、分散劑、紫外線穩定劑、防凍劑、抗蝕劑、抑制劑等。由于通常不可避免地加入添加劑，形成導熱性顯著下降的溫度控制介質。常規的水仍具有約0.58W/mK的導熱性，而目前常規用作熱載體或冷載體的液體混合物的導熱性僅為約0.02-0.25W/mK的范圍。

因此致力于升高這種常規溫度控制介質的導熱性。

為了所述目的，使液體溫度控制介質與升高導熱性的液體混合以形成乳狀液，或用固體產生懸浮液。然而，固體(如更高導熱性的金屬粉末，如銅或鋁)的使用具有嚴重缺點。因此，由于常規溫度控制介質約0.60和1.20g/cm³之間的密度，金屬粉末非常快速地沉積，對管道和泵具有強烈磨損作用，并與液體溫度控制介質或主要也與添加劑進行部分化學反應。例如，銅粒子與鹽強烈反應。

出于這些原因，集中研究將具有更高導熱性的固體以納米粉末引入溫度控制液體中。這應抗衡非常快速的沉降和強烈磨損。然而在此不利的是制備這種粉末的高耗費以及由此而產生的成本。此外，納米粉末總是趨向于結塊，這也必須用高耗費進行阻止。另外，根據初步研究，為了顯著升高導熱性，必須加入大于5-10重量％的非常高量的納米粉末。

發明內容

本發明的任務是克服上文所述的缺陷，并特別是提供易于制備的高導熱性的溫度控制介質，其無磨損作用且是化學上相對惰性的。

通過具有權利要求1的特征的溫度控制液體解決所述任務。根據本發明的溫度控制介質包含碳粒子作為升高導熱性的固體。碳具有高導熱性，由于其低密度而在液體中僅緩慢沉積并且實際上無磨損作用。此外，碳是化學惰性的，使得其本身在化學侵蝕性液體中不變化，此外不與添加劑反應且因此也不影響液體性能。另外，根據本發明的溫度控制介質廉價，且不需要或最多僅需稍許改建現有裝置。這涉及例如管道截面和泵功率。

有利地，溫度控制介質中的碳粒子含量小于20重量％，優選小于10重量％，特別是小于5重量％。特別有利的是0.1和2重量％之間的含量。目前文獻中致力于實現粒子彼此間的大量橋型或支架型接觸，從而從一定閾值開始達到強烈升高的導熱性。與此相反，根據本發明的溫度控制介質在碳粒子含量方面不具有閾值，從而令人驚訝地，在液體中的所述優選的低碳含量下，導熱性已非常高。本發明當然也包含顯著更高的碳粒子含量，例如直至50重量％及以上，甚至直至70或95重量％。

令人驚訝地，通過根據本發明的溫度控制介質的傳熱在移動狀態下也非常高，因為熱量不僅連續傳遞，還主要通過碳粒子與容器(如為傳熱或傳冷的目的而包含溫度控制介質的管道)的壁的單獨碰撞而傳遞。因此，單獨碳粒子作為相互間的且向壁傳熱或傳冷的溫度載體而起作用。

溫度控制介質的液體優選為選自如下的液體：水、醇，如丙醇、甘油、二醇，如乙二醇或丙二醇，和烴，如基于礦物油、硅油、氫化油、石油、石蠟或萘類油、硅油等，酯或醚，例如磷酸酯，以及芳族化合物或至少兩種這樣的液體的混合物。

水的優點在于其是具有合適粘度的廉價且易于使用的液體，在所有液體中，除了例如水銀之外，具有最高的傳導性。

醇的優點在于其在負60℃和300℃之間的通常應用范圍內不是固態的，且因此無需加入防凍劑。

烴在負60℃和300℃之間的通常應用范圍內也不是固態的，此外還具有起潤滑劑作用的優點。

根據本發明的另一方面，向液體加入添加劑，如鹽、硅酸鹽、分散劑、紫外線穩定劑、防凍劑、抗蝕劑和抑制劑。典型的防凍劑為二醇，如乙二醇和丙二醇，和鹽，如基于甲酸鉀或丙酸鉀的鹽。

此外，作為根據本發明的溫度控制介質的液體，有利地也可使用液化氣，如-196℃下的氮氣。在這樣的液體中也具有上述優點。