一种超超临界强化流体传热方法及传热介质技术

本发明专利技术公开了一种超临界多相强化传热方法及传热介质，是在基础传热介质内加入辅助相变传热物质，使得在基础传热介质的工作温度范围内无相变传热时，辅助相变传热物质进行相变传热，基础传热介质在相变传热时，辅助相变传热物质在低于基础相变传热介质的相变温度下进行相变传热。这种方法及介质能够实现对传热的整体热控制及热管理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及利用超临界流体进行传热的方法，以及一种超超临界强传热介质，通过在基础超临界传热介质中加入辅助超临界传热介质以实现高效的传热。
技术介绍
利用传热介质传热是最常见的一种传热方式，即利用传热介质在热源处吸收热量，并使吸收热量后的传热介质在放热设备或放热端内放出热量，到达传热的目的。传热介质作为一种流体，在密闭、封闭或半封闭的系统内流动。这种传热方式被广泛应用于工业领域以及民用、工业设备中。传热过程包括换热、集热、散热、蓄热的热量的传递、交换、收集、储存、应用、控制、管理的所有过程，在本专利技术中，传热的概念包括以上所述的所有的过程。根据传热介质在传热过程中是否有相变发生，可以分为有相变的传热，例如在空调、热泵中，采用氟里昂或氨、烷烃、水等作为传热介质，传热介质在蒸发器内从外界吸收热量，由液态变化为气态，然后经过压缩机、节流阀或泵等设备调节压力后，在冷凝器内由气态变成液态放出热量，来实现热控制或热管理。这种过程中传热介质在吸-->热及放热过程中有相变发生，属于相变传热。同样，在热管传热过程中，热管内的传热介质在吸热端由液态变为气态吸收热量，在放热端则由气态变成液态放出热量，也属于相变传热。还有，在工业换热(升温、冷却)过程中或民用采暖过程中，如果用蒸汽采暖，则在换热设备存在相变；如果用水或其它流体作为传热介质，通常在传换过程中不存在相变过程，属于非相变传热，如在民用采暖过程中通入到楼宇及家庭的散热器中的高温水，或在发动机冷却系统中，电子器件冷却系统中，以及机械设备中用于冷却设备的机油等，常用流体循环来将热量传递到外部环境达到热控制或热管理的目的，所用的传热介质即流体可以为液体、气体或气液以及沸腾状态的混合物。在航天和军事产品中，有比普通工业产品更高的传热性能要求，特别是对热控制的精度有更高的要求，所涉及的产品的应用的领域虽然不同，但其整体的热控制热管理的要求更高。换热的目的一般来说是对热量进行交换或对温度进行热控制或热管理，通常，换热的热流量大小受换热设备的换热面积、传热介质的导热系数、热容量及流量、传热的热阻、传热温差的影响。通常，在一般传热系统中，换热设备的面积是一个固定的参数，传热介质的导热系数、热容量也是一定的，热控制或热管理往往是通过改变传热介质的循环量来实现的，在热泵或空调等系统中还通过控制蒸发设备及冷凝设备的操作压力来进行热控制或热管理调节。超临界流体(SCF)指热力学状态处于“临界点”以上的流体；即在临界温度和临界压力以上的流体，超临界流体兼有液体和气体的双-->重特性，密度大、扩散系数大、粘度小、渗透性好；在临界点附近流体的物理化学性质随温度在临界点附近流体的物理化学性质随温度和压力的变化极其敏感，在不改变化学组和压力的变化极其敏感，在不改变化学组成的条件下，即可通过压力调节流体性质。超临界流体技术自上世纪超临界流体技术自上世纪70年代开始崭露年代开始崭露头角，以其环保、高效等显著优势轻松超头角，以其环保、高效等显著优势轻松超越传统技术，迅速渗透到传统技术，渗透到萃取分离、石油萃取分离、石油化工、化学工程、材料科学、生物技术化工、化学工程、材料科学、生物技术与医药、环境工程、纳米技术等诸多领域，并成为这些领域发展的主导之一。然而，超临界流体的传热性能的研究，仅限于将其作为一种流体进行研究，如作为一种流体，采用外界的特殊泵提供动力，来实现的流体传热；1985年10月，Nitsche和Straub在航天飞机内一次实验中意外发现，流体的主流温度随壁温改变很快，系统趋于热平衡所用时间远低于原先估计所需的时间，注意此时的传热过程，导热非常微弱，对流受到抑制，辐射可以忽略，但热能仍较快地从壁面传给主流，所以这里面蕴涵着一种新的传热机理，此后，一些实验先后证实了这一奇异的传热现象，该传热现象被称为活塞效应，Zappoli指出“活塞效应实质上是一种热声效应”，是导热、对流和辐射以外的第四种传热机理。超临界流体有很多特殊的性质，特别是在其临界点及其附近，具备很高的传热能力，因而利用超临界流体的传热能力来实现高效的传-->热，是一种广泛被研究的课题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种超超临界强化传热方法，通过在一种超临界流体中加入另外一种超临界流体，使得组合而成的超临界流体至少存在两个以上的超临点，构成具有至少双重超临界流体的传热介质，称其为超超临界流体，利用组成的超超临界流体实现新形式的传热及热控制及热管理的目标。同时在超超临界流体中，加入相变物质或颗粒类物质来强化超超临界流体，使其具备更高的传热性能。本专利技术的另外一个目的是专利技术一种超超临界流体传热介质，以及通过加入强化物质使其具备强化传热能力的传热介质。本文中的临界点也包括亚临界点，临界点以及亚临界点通常通称为临界点，在本文中，所有的临界点同样也包含亚临界点。本专利技术采用如下技术方案：一种超超临界强化传热方法，在基础超临界流体中内加入辅助超临界流体，构成的组合超临界流体具有至少两个以上的超临界点，使得超临界流体在不同的温度范围，具有双重或者多种的超临界点，通过多个超临节点，来实现利用超临界流体进行传热。在基础超临界流体中加入辅助超临界流体物质，称为超超临界物流体。所述的基础超临界传热介质可以为任何能够用于传热的超临界-->流体，一般情况下，超临界流体、辅助超临界流体选择自下列一种：氦、氢、氮、氨，氟利昂(卤代烃)，碳氢化合物(烃类)，甲醇，二氧化碳，二氧化氮，戊烷、己烷、庚烷、丁烷、乙烷、辛烷、环戊烷、环己烷、十氢化萘、四氯化碳、对二甲苯、甲苯、间二甲苯、乙苯、苯乙烯、邻二甲苯、二硫化碳、α-蒎烯、四氢化萘、碳酸二乙酯、丁酸、二丁醚、丙酸、三氯乙烯、二丙醚、二异丙醚、丁酸丁酯；丁酸丁酯、乙醚、丁酸丙酯、丙酸丁酯、乙酸戊酯、氯仿、乙酸异戊酯、甲酸异戊酯、乙酸丁酯、丁酸乙酯、丙酸丙酯、氯苯、甲酸戊酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、乙酸、乙酸乙酯、乙酸甲酯、四氢呋喃、2-辛醇、甲酸甲酯；甲酸甲酯、2-甲基吡啶、1-辛醇、二氯乙烷、1-庚醇、甲基环己酮、3-戊醇、乳酸乙酯、甲基环己醇、吡啶；吡啶、苯甲醇、1-己醇、2-戊醇、1-戊醇、环己酮、2-丁醇、环己醇、1-丁醇、糠醇、丁酮、丙醇、丙酮、乙醇；硝基乙烷、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、硝基苯、硝基甲烷、喹啉、甜菜碱、乙二醇、甘油、糠醛、甲酸、水、甲酰胺、二甲基甲酰胺、钠、萘、钾、铯、导热油、汞、联苯、导热姆。优选的工作介质为：二氧化碳，二氧化氮，氟利昂(卤代烃)，碳氢化合物(烃类)。基础超临界物质与辅助超临界物质的重量比为：100∶1～500。为了强化传热，在超超临界流体中还加入至少下列一种强化传热物质：A、颗粒类物质；-->B、相变类物质；加入的强化传热物质的比例为：超超临界传热介质与颗粒类物质的重量比为：1∶0.001～500；超超临界传热介质与相变类物质的重量比为：1∶0.001～800。所述的颗粒物质可以为金属颗粒物和/或非金属颗粒，金属颗粒物可以为金属，例如为铜、铁、铝、锌、钢、金、银、锡颗粒中的一种或多种，其中以铜、铝的传热系统较高所以其强化传热效果较好；金属颗粒物质还可以为金属氧化物，例如为四氧化三锰、氧化钴、氧化钽、四氧化三铁、三氧化锆、氧化钇、氧化铍、氧化镱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超超临界强化流体传热方法，其特征在于：在一种基础超临界流体中，再加入至少一种辅助超临界流体，辅助超临界流体在基础超临界流体工作过程中，处于亚临界或超临界状态，使得超临界流体至少有两个以上的超临界点。

【技术特征摘要】
1、 一种超超临界强化流体传热方法，其特征在于：在一种基础超临界流体中，再加入至少一种辅助超临界流体，辅助超临界流体在基础超临界流体工作过程中，处于亚临界或超临界状态，使得超临界流体至少有两个以上的超临界点。2、 如权利要求1所述的超超临界强化流体传热方法，其特征在于：超临界流体、辅助超临界流体选择自下列一种：氦、氢、氮、氨，氟利昂(卤代烃)，碳氢化合物(烃类)，甲醇，二氧化碳，二氧化氮，戊烷、己烷、庚烷、丁烷、乙烷、辛烷、环戊烷、环己烷、十氢化萘、四氯化碳、对二甲苯、甲苯、间二甲苯、乙苯、苯乙烯、邻二甲苯、二硫化碳、α-蒎烯、四氢化萘、碳酸二乙酯、丁酸、二丁醚、丙酸、三氯乙烯、二丙醚、二异丙醚、丁酸丁酯；丁酸丁酯、乙醚、丁酸丙酯、丙酸丁酯、乙酸戊酯、氯仿、乙酸异戊酯、甲酸异戊酯、乙酸丁酯、丁酸乙酯、丙酸丙酯、氯苯、甲酸戊酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、乙酸、乙酸乙酯、乙酸甲酯、四氢呋喃、2-辛醇、甲酸甲酯；甲酸甲酯、2-甲基吡啶、1-辛醇、二氯乙烷、1-庚醇、甲基环己酮、3-戊醇、乳酸乙酯、甲基环己醇、吡啶；吡啶、苯甲醇、1-己醇、2-戊醇、1-戊醇、环己酮、2-丁醇、环己醇、1-丁醇、糠醇、丁酮、丙醇、丙酮、乙醇；硝基乙烷、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、硝基苯、硝基甲烷、喹啉、甜菜碱、乙二醇、甘油、糠醛、甲酸、水、甲酰胺、二甲基甲酰胺。优选的工作介质为：二氧化碳，二氧化氮，氟利昂(卤代烃)，碳氢化合物(烃类)。3、 如权利要求1所述的超超临界强化流体传热方法，其特征在于：基础超临界物质与辅助超临界物质的重量比为：100∶1～500。4、 如权利要求1所述的超超临界强化流体传热方法，其特征在于：在超超临界流体中还加入至少下列一种强化传热物质：A、颗粒类物质；B、相变类物质；5、 如权利要求1所述的超超临界强化流体传热方法，其特征在：加入的强化传热物质的比例为：超超临界传热介质与颗粒类物质的重量比为：1∶0.001～500；超超临界传热介质与相变类物质的重量比为：1∶0.001～800。6、...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建民，
申请(专利权)人：李建民，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]