一種熱管式真空集熱管用納米流體超導液及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種熱管式真空集熱管用納米流體超導液包括添加物、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；納米流體超導液制備方法包括先在基液中加入表面活性劑，半小時后加入添加物，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。通過實際的太陽能照曬實驗表明，比起常規的超導液，本申請所述納米流體超導液的導熱效率更強，同時，本配方安全無毒，制作成本低廉，制作方法簡便，可以明顯的提高太陽能熱利用系統的工作效率，有很好的經濟與社會效益。
【專利說明】一種熱管式真空集熱管用納米流體超導液及其制備方法
[0001]
技術領域
[0002]本申請涉及太陽能熱水器技術領域，具體為一種熱管式真空集熱管用納米流體超導液及其制備方法。
【背景技術】
[0003]太陽能熱水器作為一種高效環保的家庭洗浴使用裝置，已經進入大部分中小型家庭，太陽能的出現，標志著人類已經初步征服大自然，為人類更好的利用太陽能這一取之不盡用之不竭的能奠定了基礎。現在市場上銷售的大部分太陽能多為真空管集熱器，熱管式真空集熱管尤為普遍。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，太陽光透過玻璃管照射在吸熱板上，高吸收率的選擇性太陽吸收膜將太陽能輻射能轉換為熱能。吸熱板吸收的熱量迅速將熱管內的工質汽化，被汽化的工質上升熱管冷凝端加熱傳熱介質即超導液，同時工質放出汽化潛熱后的冷凝成液體，在重力作用下流回熱管下端，下端為加熱端。如此利用熱管內少量工質的汽化一液化相能相變循環過程，不斷地將吸收的太陽輻射能傳遞給需要加熱的介質。
[0004]現在一般使用的超導液啟動比較慢，在吸收一定的熱量時并不能迅速的蒸發傳熱，單位體積的超導液所吸收的熱量較少，這就導致整根熱管傳熱效率低下，而納米流體超導液能有效的解決這個問題。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熱介質中，制備成均勻、穩定、高導熱的新型換熱介質，這是納米技術應用于熱能工程這一傳統領域的創新性的研究。納米流體在能源、化工、汽車、建筑、微電子、信息等領域具有巨大的潛在應用前景，從而成為材料、物理、化學、傳熱學等眾領域的研究熱點。
[0005]納米流體與傳統換熱介質相比，在增強傳熱方面有著優良的特性。研究表明:納米流體能顯著提高傳統換熱介質的導熱系數，納米流體在氨水鼓泡吸收實驗中有極強的強化吸收效果。制備導熱系數高、換熱性能好、傳質效果強的納米流體也必定會促進其在能源、化工、微電子、信息等領域的發展。因此無論是從研究還是應用的角度出發，納米流體的制備都將是納米科技發展中非常重要的一個環節。

【發明內容】

[0006]本發明公開了一種熱管式真空集熱管用納米流體超導液及其制備方法，該超導液導熱效率高，且安全無毒，制備簡單，易于實現大規模生產。
[0007]本申請通過以下技術方案實現:一種熱管式真空集熱管用納米流體超導液，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;
所述添加物為Cu或石墨烯的納米級顆粒，所述基液為乙醇水溶液。
[0008]所述分散劑為聚乙二醇。
[0009]所述聚乙二醇的平均分子量在400?800之間。
[0010]所述Cu或石墨稀納米顆粒的粒徑在60?10nm之間。
[0011]熱管式真空集熱管用納米流體超導液的制備方法，包括:先在基液中加入表面活性劑，半小時后加入添加物，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。
[0012]本申請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，從而改變顆粒與液相介質、顆粒與顆粒間的相互作用，使顆粒間有較強的排斥力，從而保持顆粒懸浮穩定性更持久。
[0013]通過實際的太陽能照曬實驗表明，比起常規的超導液，本申請所述納米流體超導液的導熱效率更強，同時，本配方安全無毒，制作成本低廉，制作方法簡便，可以明顯的提高太陽能熱利用系統的工作效率，有很好的經濟與社會效益。
[0014]本申請所述制備方法簡單，易于實現大規模生產;根據本申請所述制備方法制得的溶液的穩定性好，安全無毒，-40 0C不結冰。
【具體實施方式】
[0015]以下結合實例對本發明技術加以詳細說明，但實例并不用于限制本發明技術，凡是采用本技術相似的方法以及相似的技術，均應列入本專利的保護范圍。
[0016]納米流體不是指簡單的液一固混合物，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聚在一起，形成帶有若干弱連接界面較大的團聚體，從而產生顆粒沉淀，降低穩定性。因此如何使納米粒子均勻穩定地分散于液體介質中，形成分散性好、穩定性高、持續性久以及低團聚的納米流體，是納米流體制備方面的重點和難點。基于此，研究者提出了多種制備方法，以期能制得分散穩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。
[0017 ]氣相沉積法把納米粒子的制備與納米流體的制備結合在一起，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。并且對設備的要求較高，費用高、產量小，不易于工業化生產，從而影響了該方法的泛應用。本申請所述的制備方法即為分散法。
[0018]本申請中用到Cu或石墨烯納米級顆粒的主要是起導熱作用。
[0019]實施例1
以Cu納米顆粒為添加物，Cu納米顆粒的粒徑為lOOnm，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。
[0020]先在乙醇水溶液中加入表面活性劑，半小時后加入Cu納米顆粒，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。將配好的納米流體放入熱管式真空集熱管，通過太陽能悶曬實驗表明:在一天的吸熱過程中，納米流體超導液這一組的水溫比常規超導液這一組的水溫高出5?7 °C。
[0021]實施例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。
[0022]先在乙醇水溶液中加入表面活性劑，半小時后加入Cu納米顆粒，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。將配好的納米流體放入熱管式真空集熱管，通過太陽能悶曬實驗表明:在一天的吸熱過程中，納米流體超導液這一組的水溫比常規超導液這一組的水溫高出6?9 °C。
[0023]實施例3
以石墨稀納米顆粒為添加物，石墨稀納米顆粒的粒徑為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。
[0024]先在乙醇水溶液中加入表面活性劑，半小時后加入石墨烯納米顆粒，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。將配好的納米流體放入熱管式真空集熱管，通過太陽能悶曬實驗表明:在一天的吸熱過程中，納米流體超導液這一組的水溫比常規超導液這一組的水溫高出7?9 °C。
[0025]實施例4
以石墨稀納米顆粒為添加物，石墨稀納米顆粒的粒徑為lOOnm，添加量重量份為20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800。
[0026]先在乙醇水溶液中加入表面活性劑，半小時后加入石墨烯納米顆粒，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。將配好的納米流體放入熱管式真空集熱管，通過太陽能悶曬實驗表明:在一天的吸熱過程中，納米流體超導液這一組的水溫比常規超導液這一組的水溫高出10?12°C。
[0027]本技術領域技術人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術語(包括技術術語和科學術語)具有與本申請所屬領域中的普通技術人員的一般理解相同的意義。還應該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術語應該被理解為具有與現有技術的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。
[0028]以上述依據本申請的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項申請技術思想的范圍內，進行多樣的變更以及修改。本項申請的技術性范圍并不局限于說明書上的內容，必須要根據權利要求范圍來確定其技術性范圍。
【主權項】
1.一種熱管式真空集熱管用納米流體超導液，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； 所述添加物為Cu或石墨烯的納米級顆粒，所述基液為乙醇水溶液。2.根據權利要求1所述的一種熱管式真空集熱管用納米流體超導液，其特征在于:所述分散劑為聚乙二醇。3.根據權利要求2所述的一種熱管式真空集熱管用納米流體超導液，其特征在于:所述聚乙二醇的平均分子量在400?800之間。4.根據權利要求1所述的一種熱管式真空集熱管用納米流體超導液，其特征在于:所述Cu或石墨稀納米顆粒的粒徑在60?10nm之間。5.—種如權利要求1所述熱管式真空集熱管用納米流體超導液的制備方法，其特征在于:先在基液中加入表面活性劑，半小時后加入添加物，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。
【文檔編號】C09K5/14GK105860937SQ201610304730
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月10日
【發明人】凌兵媛
【申請人】高郵久創信息科技有限公司