[發(fā)明專(zhuān)利]一種用于中低溫有機(jī)朗肯循環(huán)的納米循環(huán)工質(zhì)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510567145.4
• 申請(qǐng)日: 2015-09-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105255452B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王輝濤;石磊;葛眾;賈炯;陳婭
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C09K5/10
• 分類(lèi)號(hào): C09K5/10
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• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明涉及一種用于中低溫有機(jī)朗肯循環(huán)的納米循環(huán)工質(zhì)，屬于資源與環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域。該納米循環(huán)工質(zhì)包括以下質(zhì)量百分比組分：CuO、Al₂O₃、TiO₂、SiO₂、BaCl₂、CNT、Al、Cu或Ni納米粒子0.001～10％，R11、R113、R114、R116、R12、R124、R152a、R142b、R143a、R22、R23、R123、R134a、R245fa、R32、丙烷、戊烷、異戊烷、正戊烷、正己烷、丁烷或異丁烷有機(jī)工質(zhì)89.0%~99.5%，分散劑0.01~0.04%，助表面活性劑0.5~11%。本發(fā)明選用恰當(dāng)?shù)募{米粒子種類(lèi)、基液種類(lèi)和顆粒濃度進(jìn)行優(yōu)化組合，再采用性能良好的穩(wěn)定劑制備得到傳熱性能增強(qiáng)的納米循環(huán)工質(zhì)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于中低溫有機(jī)朗肯循環(huán)的納米循環(huán)工質(zhì)，屬于資源與環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

熱量傳遞過(guò)程幾乎滲透到了工業(yè)中的各個(gè)領(lǐng)域，包括動(dòng)力、冶金、石油、化工、材料等傳統(tǒng)主體工業(yè)領(lǐng)域以及航空、電子、核能等高技術(shù)工業(yè)領(lǐng)域，由于工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需要，強(qiáng)化傳熱技術(shù)在近幾十年獲得了廣泛重視和長(zhǎng)足發(fā)展。強(qiáng)化傳熱不僅可提高傳熱效率，而且可降低傳熱設(shè)備和熱量輸運(yùn)系統(tǒng)的尺寸和初投資，同時(shí)可大大降低熱量輸運(yùn)過(guò)程中的能耗，對(duì)我國(guó)的節(jié)能和環(huán)保意義重大。

提高液體導(dǎo)熱系數(shù)的一種有效方式是在液體中添加金屬、非金屬或聚合物固體粒子。由于固體粒子的導(dǎo)熱系數(shù)比液體大幾個(gè)數(shù)量級(jí)，室溫下銅的導(dǎo)熱系數(shù)是水的700倍，是機(jī)油的3000倍，金屬氧化物如氧化鋁的導(dǎo)熱系數(shù)也比單一液體大許多倍。因此，懸浮有固體粒子的兩相流體的導(dǎo)熱系數(shù)要比純工質(zhì)液體大許多。

近年來(lái)低沸點(diǎn)混合工質(zhì)以其特有的優(yōu)點(diǎn)被制冷界廣泛關(guān)注和大力研究，在高于200℃的中低溫有機(jī)朗肯循環(huán)工質(zhì)選擇方面國(guó)內(nèi)外也做了一些研究：如美國(guó)的Eastean等研究了在乙二醇中添加0.3%體積份額的尺度在10nm左右的銅納米粒子，則形成的納米流體導(dǎo)熱系數(shù)比乙二醇提高40%以上。目前，國(guó)外在納米流體強(qiáng)化傳熱領(lǐng)域的研究，己完成了納米流體制備、納米流體輸運(yùn)參數(shù)測(cè)定和納米流體傳熱性能測(cè)試，正在開(kāi)展納米流體強(qiáng)化傳熱機(jī)理以及應(yīng)用基礎(chǔ)的研究工作，己進(jìn)行的研究工作顯示了納米材料在強(qiáng)化傳熱領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

總的來(lái)看，在有機(jī)朗肯循環(huán)用于低溫?zé)崮苻D(zhuǎn)換方面的研究尚處于很初級(jí)的階段。因?yàn)檠h(huán)工質(zhì)的選擇對(duì)動(dòng)力循環(huán)性能的優(yōu)劣起到?jīng)Q定性的作用，因此對(duì)適合中低溫?zé)崮艿难h(huán)工質(zhì)的研究和開(kāi)發(fā)顯得十分迫切。把新型的納米流體用于各種中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)中對(duì)于增加透平輸出凈功，提高循環(huán)的熱效率，同時(shí)使余熱流最終的排放溫度降低，無(wú)論從中低溫?zé)崮艿睦眉夹g(shù)還是從環(huán)境保護(hù)的角度來(lái)說(shuō)，該技術(shù)對(duì)節(jié)能減排都將具有重大意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題及不足，本發(fā)明提供一種用于中低溫有機(jī)朗肯循環(huán)的納米循環(huán)工質(zhì)。本發(fā)明選用恰當(dāng)?shù)募{米粒子種類(lèi)、基液種類(lèi)和顆粒濃度進(jìn)行優(yōu)化組合，再采用性能良好的穩(wěn)定劑制備得到傳熱性能增強(qiáng)的納米循環(huán)工質(zhì)，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。

一種用于中低溫有機(jī)朗肯循環(huán)的納米循環(huán)工質(zhì)，該納米循環(huán)工質(zhì)包括以下質(zhì)量百分比組分：CuO、Al₂O₃、TiO₂、SiO₂、BaCl₂、CNT（碳納米管）、Al、Cu或Ni納米粒子0.001～10％，R11、R113、R114、R116、R12、R124、R152a、R142b、R143a、R22、R23、R123、R134a、R245fa、R32、丙烷、戊烷、異戊烷、正戊烷、正己烷、丁烷或異丁烷有機(jī)工質(zhì)89.0%~99.5%，分散劑0.01~0.04%，助表面活性劑0.5~11%。

所述納米粒子粒度為10~60nm，純度為99%。

所述分散劑為兩性離子型表面活性劑、非離子型表面活性劑中的一種或任意幾種比例混合物。