一种作为冷却工质的相变微乳液及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种作为冷却工质的相变微乳液，包括相变材料、表面活性剂、水和无机盐，所述相变材料为一种或多种石蜡形成的混合物，本申请的相变微乳液具有良好的流动性，并且减少了冷却液在吸收热量过程中的温度变化，可以大大提升散热效率，增加系统稳定性。所述相变材料满足如下条件

A phase change microemulsion as a refrigerant and its application

The invention discloses a as cooling refrigerant microemulsion, including phase change material, surfactant, water and inorganic salt, the phase change material is a mixture of one or more paraffin formation, transformation of the application of microemulsion has good fluidity, and reduce the cooling liquid temperature change in absorption the heat in the process, can greatly enhance the cooling efficiency, increase the stability of the system. The phase change material satisfies the following conditions

【技术实现步骤摘要】
一种作为冷却工质的相变微乳液及其应用
本专利技术涉及一种微乳液，具体涉及一种作为冷却工质的相变微乳液及其应用。
技术介绍
水由于其高比热等特性，被广泛用作常规冷却液。水冷系统由于其冷却均匀，效果好，噪音小等优点，在各行业得到了广泛应用和大量关注。但在换热过程中，热量完全以显热的方式进行传输，因此单位质量的水所能吸收的热量完全取决于其比热容和温差。在冷却系统规模不变的情况下，随着发热元件功率的增加，使得冷却水的出口温度不断上升，进而使得发热元件的温度逐渐提高，不能满足冷却需求，而如果以提高冷却水用量为前提来满足发热元件的降温需求，则需要对目前大多数现有冷却设备的结构进行改进，无形中增加了企业的负担，且造成了不必要的浪费。因此，如何在一定的结构条件下，在不增加冷却系统规模以及相关能耗的基础上，提高冷却系统的冷却能力变的尤为重要。中国专利文献CN103146349A公开了一种正十八烷相变微乳液，其包括水、5％～40％的正十八烷、2％～20％的表面活性剂、0～20％的脂肪醇类和0～3％的无机盐类。上述正十八烷相变微乳液可应用于微电子系统热管理中，并作为热管理体系中微通道的高效散热冷却工质使用。其原理使用相变材料将热量以潜热的形式储存起来，从而提高其有效热容，在一定的工作温度范围内有效的提升其储热密度，这样可以在不改变冷却液使用量的情况下增加其所能携带的热量，从而提升系统的冷却能力。然而上述专利文献仅仅给出了一种微电子系统中使用的散热冷却工质，并且在实际工作中，发热元件的种类及散热需求不同，因此上述散热冷却工质不具有普适性。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中作为散热冷却工质使用的相变微乳液普适性差的缺陷，从而提供一种适用于所有发热元件换热的相变微乳液，从而扩大散冷却工质的可选种类和选择范围。为此,本申请采取的技术方案为，一种作为冷却工质的相变微乳液，包括相变材料、表面活性剂、水和无机盐，以所述相变微乳液的总质量计，表面活性剂为0-5％，无机盐为0-5％，相变材料为0.05-50％，所述相变材料为一种或多种石蜡形成的混合物。上述的相变微乳液，所述相变材料满足如下条件ΔT＝T2-T1，其中，Cp为所述相变材料的比热，kJ/kg/K，H为所述相变材料的相变焓kJ/kg，T2为冷却液为水时，换热工作完成后冷却液在出口处的最高温度，℃，T1为冷却液为水时，冷却液在进口处的温度，℃，T为所述相变材料的相变温度，℃，χ为相变材料占所述相变微乳液的质量分数。上述的相变微乳液，所述相变微乳液的总质量计，所述相变材料为1-10％。上述的相变微乳液，所述相变材料的相变温度为20℃-90℃，其碳原子数18-48个。上述的相变微乳液，表面活性剂选自阿拉伯胶、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钙烷基多苷、西土马哥、十八醇十六醇混合物、鲸蜡醇、CocamideDEA、CocamideMEA、烷基聚葡萄糖苷、单硬脂酸甘油酯、IGEPALCA-630、Isoceteth-20、月桂基葡糖苷、麦芽糖苷、甘油一月桂酸酯、窄分布乙氧基化物、NonidetP-40、壬苯醇醚-9、壬苯醇醚、NP40、八乙二醇单十二醚、辛基多苷、油醇、PEG-10Sunflower甘油酯、五甘醇单十二烷基醚、聚乙二醇单十二醚、泊咯沙姆、泊咯沙姆407、聚甘油蓖麻醇酯、聚山梨醇酯、聚山梨醇酯20、聚山梨醇酯80、山梨聚糖、山梨醇酐单硬脂酸酯、去水山梨糖醇三硬脂酸酯、十八烷醇、聚乙二醇辛基苯基醚、Tween80中的一种或几种。上述的相变微乳液，无机盐选自NaCl、KCl、CaCl2、MgCl2、AlCl3中的一种或几种。上述任一相变微乳液的应用。本专利技术技术方案，具有如下优点：1、本专利技术提供的相变微乳液，包括相变材料、表面活性剂、水和无机盐，以所述相变微乳液的总质量计，表面活性剂为0-5％，无机盐为0-5％，相变材料为0.05-50％，所述相变材料为一种或多种石蜡形成的混合物。其具有良好的流动性，并且减少了冷却液在吸收热量过程中的温度变化，可以大大提升散热效率，增加系统稳定性。2、本专利技术提供的相变微乳液，其相变材料需同时满足以下条件，ΔT＝T2-T1，其中，Cp为所述相变材料的比热，kJ/kg/K，H为所述相变材料的相变焓kJ/kg，T2为冷却液为水时，换热工作完成后冷却液在出口处的最高温度℃，T1为冷却液为水时，冷却液在进口处的温度℃，T为所述相变材料的相变温度℃，χ为相变材料占所述相变微乳液的质量分数。满足上述条件的相变材料形成的相变微乳液，满足发热元件高负荷工作时的散热需求，同时选择种类多，可选范围广。依据实际情况选择适宜的相变材料合成相变微乳液。在对发热元件进行冷却的过程中，相变材料的温度几乎不发生变化，从而保证了冷却效果不随管道位置发生变化，使发热元件在冷却液入口端和出口端附近温度保持基本一致。相变材料在散热器内能够依据发热元件表面温度分布，以不同速率进行相变以吸收热量，从而实现稳定均一的温度控制。因此由其形成的散热元件在运行中不容易产生高温热点，从而保证其正常工作。3、本申请的相变微乳液中，所述相变材料为一种或多种石蜡形成的混合物。本申请的石蜡基相变微乳液形成的相变材料在实际运行中，在流速不变的情况下，将依据发热元件的工作温度自发改变换热能力。从而在保障系统稳定运行的基础上实现冷却过程的智能化，自动化，简化了系统的控制。在对发热元件进行冷却时，将发热元件释放的热量以潜热的方式储存。其储热密度很大，在体积相同的情况下，能够得到比使用去离子水更佳的冷却效果。所述相变微乳液中的石蜡材料无毒，对环境无害。其电阻率为1015-1019Ωcm，大于纯水的电阻率，因此不会导致冷却液电阻率下降。对相变微乳液进行外部冷却时，相变材料中的热量以潜热的方式释放。放热过程中的相变微乳液温度变化很小，从而提升了外冷却换热器对其的冷却效果，使其中的热量更有效率的被释放到空气中。4、本申请的相变微乳液中，还包括提高相变微乳液悬浮性能的无机盐和/或表面活性剂，并且由于无机盐和/或表面活性剂的添加量较小，在考虑相变微乳液的换热性能时予以忽略。具体实施方式实施例1采用水对发热元件进行冷却时，冷却液在散热器进口端的温度为30℃，出口端的温度为50℃。采用相变微乳液作为冷却液替代冷却水，以所述相变微乳液的总质量计，该相变微乳液包括相变材料和水，0.1％阿拉伯胶作为表面活性剂以及1％的NaCl。所述相变材料的比热为Cp(kJ/kg/K)，所述相变材料的相变焓为H(kJ/kg)，所述相变材料的相变温度为T(℃)，相变材料占所述相变微乳液的质量分数为χ。由于阿拉伯胶和NaCl的含量较小，且对相变微乳液的换热性能影响很小，所以在计算中忽略表面活性剂和无机盐对换热的影响。冷却液温度升高ΔT℃(ΔT＝45-30＝15)，冷却水水所吸收的热量为：Q2＝4.2·ΔT同样温度变化下去相变微乳液吸收的热量为Q1＝4.2·ΔT·(1-x)+Cp·ΔT·x+H·x由于相变材料在发生相变时，部分能量会以潜热的形式吸收，所以同样温度变化下Q1>Q2得出进一步的，假设单位质量的相变微乳液与冷却水吸收等量的热量，则去离子水温度变化为ΔT，其中ΔT＝T2-T1＝45-30＝15相变微乳液温度变化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种作为冷却工质的相变微乳液，包括相变材料、表面活性剂、水和无机盐，其特征在于，以所述相变微乳液的总质量计，表面活性剂为0‑5％，无机盐为0‑5％，相变材料为0.05‑50％，所述相变材料为一种或多种石蜡形成的混合物。

【技术特征摘要】
1.一种作为冷却工质的相变微乳液，包括相变材料、表面活性剂、水和无机盐，其特征在于，以所述相变微乳液的总质量计，表面活性剂为0-5％，无机盐为0-5％，相变材料为0.05-50％，所述相变材料为一种或多种石蜡形成的混合物。2.根据权利要求1所述的相变微乳液，其特征在于，所述相变材料满足如下条件ΔT水＝T2-T1，其中，Cp为所述相变材料的比热，kJ/kg/K，H为所述相变材料的相变焓kJ/kg，T2为冷却液为水时，换热工作完成后冷却液在出口处的温度，℃，T1为冷却液为水时，冷却液在进口处的温度，℃，T为所述相变材料的相变温度，℃，X为相变材料占所述相变微乳液的质量分数。3.根据权利要求1或2所述的相变微乳液，其特征在于，以所述相变微乳液的总质量计，所述相变材料为1-10％。4.根据权利要求1-3任一所述的相变微...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷宪章，丁玉龙，谯耕，贺之渊，张译文，彭笑东，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院有限公司，全球能源互联网欧洲研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11