一种热管式真空集热管用纳米流体超导液及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种热管式真空集热管用纳米流体超导液及其制备方法，超导液包括添加物、基液和分散剂，其中，各组分的重量份为：添加物10‑20份；基液60‑75份；分散剂10‑25份；表面活性剂5‑15份；抗冻剂：5‑10份；缓蚀剂：10‑20份；纳米流体超导液制备方法包括先在基液中加入表面活性剂，半小时后加入添加物，并磁力搅拌，制成悬浮液，然后利用超声分散从而制成纳米流体。通过实际的太阳能照晒实验表明，比起常规的超导液，本发明专利技术所述纳米流体超导液的导热效率更强，同时，本配方安全无毒，制作成本低廉，制作方法简便，可以明显的提高太阳能热利用系统的工作效率，有很好的经济与社会效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能热水器
，具体为一种热管式真空集热管用纳米流体超导液及其制备方法。
技术介绍
太阳能热水器作为一种高效环保的家庭洗浴使用装置，已经进入大部分中小型家庭，太阳能的出现，标志着人类已经初步征服大自然，为人类更好的利用太阳能这一取之不尽用之不竭的能奠定了基础。现在市场上销售的大部分太阳能多为真空管集热器，热管式真空集热管尤为普遍，例如专利技术号CN201420421793.X，专利技术名称为一种热管真空管型太阳集热器的中国专利。热管式真空管主要由热管，吸热板，玻璃管等几部分组成。其工作原理是，太阳光透过玻璃管照射在吸热板上，高吸收率的选择性太阳吸收膜将太阳能辐射能转换为热能。吸热板吸收的热量迅速将热管内的工质汽化，被汽化的工质上升热管冷凝端加热传热介质即超导液，同时工质放出汽化潜热后的冷凝成液体，在重力作用下流回热管下端，下端为加热端。如此利用热管内少量工质的汽化—液化相能相变循环过程，不断地将吸收的太阳辐射能传递给需要加热的介质。现在一般使用的超导液，例如专利技术号为CN201110175950.4，专利技术名称为真空传热器用超导液，这种超导液启动比较慢，在吸收一定的热量时并不能迅速的蒸发传热，单位体积的超导液所吸收的热量较少，这就导致整根热管传热效率低下，而纳米流体超导液能有效的解决这个问题。纳米流体是指在把金属或非金属纳米粉体分散到水醇油等传统热介质中，制备成均匀、稳定、高导热的新型换热介质，这是纳米技术应用于热能工程这一传统领域的创新性的研究。纳米流体在能源、化工、汽车、建筑、微电子、信息等领域具有巨大的潜在应用前景，从而成为材料、物理、化学、传热学等众领域的研究热点。纳米流体与传统换热介质相比，在增强传热方面有着优良的特性。研究表明：纳米流体能显著提高传统换热介质的导热系数，纳米流体在氨水鼓泡吸收实验中有极强的强化吸收效果。制备导热系数高、换热性能好、传质效果强的纳米流体也必定会促进其在能源、化工、微电子、信息等领域的发展。因此无论是从研究还是应用的角度出发，纳米流体的制备都将是纳米科技发展中非常重要的一个环节。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种热管式真空集热管用纳米流体超导液及其制备方法，该制备方法制得的超导液具有导热效率高、安全无毒的特点，该方法制备简单，易于实现大规模生产。本专利技术通过以下技术方案实现：一种热管式真空集热管用纳米流体超导液，包括添加物、基液和分散剂，其中，各组分的重量份为：添加物：10-20份；基液：60-75份；分散剂：10-25份；表面活性剂：5-15份；抗冻剂：5-10份；缓蚀剂：10-20份；本专利技术所述添加物为Cu或石墨烯的纳米级颗粒，所述基液为乙醇水溶液；所述抗冻剂为碳酸钾，所述缓蚀剂为硝酸钠和三乙醇胺复合溶液，所述表面活性剂为正丁醇。本专利技术所述分散剂为聚乙二醇。本专利技术所述聚乙二醇的平均分子量在400～800之间。本专利技术所述Cu或石墨烯纳米颗粒的粒径在60～100nm之间。使用碳酸钾替代了现有技术中常用的重铬酸钾作为无机抗冻剂，重铬酸钾中含有高价的铬，对人体或者环境均有非常严重的潜在风险；而碳酸钾的抗冻性能同样优异，并且对人体和环境无害。本专利技术分散剂采用聚乙二醇，基液为乙醇水溶液，乙二醇也具有非常优异的抗冻性能。硝酸钠和三乙醇胺复配作为腐蚀抑制剂或缓蚀剂，在本专利技术限定的范围内其能保证散热器表面形成均匀的钝化层和有机膜层，阻止腐蚀反应的进一步发生。优选的，硝酸钠和三乙醇胺的比例为1：2。热管式真空集热管用纳米流体超导液的制备方法，包括：先在基液中加入表面活性剂，半小时后加入添加物，并磁力搅拌，制成悬浮液，然后利用超声分散从而制成纳米流体。本专利技术的有益效果：本专利技术在纳米颗粒悬浮液中加入分散剂，使其在颗粒表面吸附，改变颗粒表面的性质，从而改变颗粒与液相介质、颗粒与颗粒间的相互作用，使颗粒间有较强的排斥力，从而保持颗粒悬浮稳定性更持久。通过实际的太阳能照晒实验表明，比起常规的超导液，本专利技术所述纳米流体超导液的导热效率更强，同时，本配方安全无毒，制作成本低廉，制作方法简便，可以明显的提高太阳能热利用系统的工作效率，有很好的经济与社会效益。本专利技术所述制备方法简单，易于实现大规模生产；根据本专利技术所述制备方法制得的溶液的稳定性好，安全无毒，-40℃不结冰。具体实施方式以下结合实例对本专利技术技术加以详细说明，但实例并不用于限制本专利技术技术，凡是采用本技术相似的方法以及相似的技术，均应列入本专利的保护范围。纳米流体不是指简单的液—固混合物，它是纳米颗粒在其所分散的基液中形成的均匀稳定的悬浮液。在纳米流体中，由于纳米颗粒表面的活性使它们很容易团聚在一起，形成带有若干弱连接界面较大的团聚体，从而产生颗粒沉淀，降低稳定性。因此如何使纳米粒子均匀稳定地分散于液体介质中，形成分散性好、稳定性高、持续性久以及低团聚的纳米流体，是纳米流体制备方面的重点和难点。基于此，研究者提出了多种制备方法，以期能制得分散稳定性较好的纳米流体。到目前为止，较为常用、也较为成熟的制备方法主要有气相沉积法和分散法。气相沉积法把纳米粒子的制备与纳米流体的制备结合在一起，所制得的纳米颗粒小、纳米颗粒在液体中分散均匀、稳定性好。但该法仅适合在低蒸汽压的流体中制备含金属粒子的纳米流体。并且对设备的要求较高，费用高、产量小，不易于工业化生产，从而影响了该方法的泛应用。本专利技术所述的制备方法即为分散法。本专利技术中用到Cu或石墨烯纳米级颗粒的主要是起导热作用。实施例1以Cu纳米颗粒为添加物，Cu纳米颗粒的粒径为100nm，添加重量份为20份；以乙醇水溶液为基液，分散剂为聚乙二醇，聚乙二醇的平均分子量为800，以碳酸钾为抗冻剂，添加重量份为10份，以硝酸钠和三乙醇胺复合溶液为所述缓蚀剂，添加重量份为10份，以正丁醇为表面活性剂，添加重量份为15份。先在乙醇水溶液中加入表面活性剂、缓蚀剂、抗冻剂，半小时后加入Cu纳米颗粒，并磁力搅拌，制成悬浮液，然后加入分散剂，再然后利用超声分散从而制成纳米流体。将配好的纳米流体放入热管式真空集热管，通过太阳能闷晒实验表明：在一天的吸热过程中，纳米流体超导液这一组的水温比常规超导液这一组的水温高出5～7℃。实施例2以Cu纳米颗粒为添加物，Cu纳米颗粒的粒径为60nm，添加重量份为10份；以乙醇水溶液为基液，分散剂为聚乙二醇，聚乙二醇的平均分子量为400，以碳酸钾为抗冻剂，添加重量份为5份，以硝酸钠和三乙醇胺复合溶液为所述缓蚀剂，添加重量份为20份，以正丁醇为表面活性剂，添加重量份为5份。先在乙醇水溶液中加入表面活性剂、缓蚀剂、抗冻剂，半小时后加入Cu纳米颗粒，并磁力搅拌，制成悬浮液，然后加入分散剂，再然后利用超声分散从而制成纳米流体。将配好的纳米流体放入热管式真空集热管，通过太阳能闷晒实验表明：在一天的吸热过程中，纳米流体超导液这一组的水温比常规超导液这一组的水温高出6～9℃。实施例3以石墨烯纳米颗粒为添加物，石墨烯纳米颗粒的粒径为60nm，添加量重量份为10份；乙醇水溶液为基液，加入的分散剂聚乙二醇，聚乙二醇的平均分子量为400，以碳酸钾为抗冻剂，添加重量份为8份，以硝酸钠和三乙醇胺复合溶液为所述缓蚀剂，添加重量份为15份，以正丁醇为表面活性剂，添加重量份为10份。先在乙醇水溶液中加入表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热管式真空集热管用纳米流体超导液，其特征在于：包括添加物、基液和分散剂，其中，各组分的重量份为：添加物：10‑20份；基液：60‑75份；分散剂：10‑25份；表面活性剂：5‑15份；抗冻剂：5‑10份；缓蚀剂：10‑20份；所述添加物为Cu或石墨烯的纳米级颗粒，所述基液为乙醇水溶液，所述抗冻剂为碳酸钾，所述缓蚀剂为硝酸钠和三乙醇胺复合溶液，所述表面活性剂为正丁醇。

【技术特征摘要】
1.一种热管式真空集热管用纳米流体超导液，其特征在于：包括添加物、基液和分散剂，其中，各组分的重量份为：添加物：10-20份；基液：60-75份；分散剂：10-25份；表面活性剂：5-15份；抗冻剂：5-10份；缓蚀剂：10-20份；所述添加物为Cu或石墨烯的纳米级颗粒，所述基液为乙醇水溶液，所述抗冻剂为碳酸钾，所述缓蚀剂为硝酸钠和三乙醇胺复合溶液，所述表面活性剂为正丁醇。2.根据权利要求1所述的一种热管式真空集热管用纳米流体超导液，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：禹胜林，
申请(专利权)人：无锡信大气象传感网科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32