本发明专利技术公开了一种用于高炉冷却系统的纳米流体及其制备方法，该流体包括软水或除盐水溶剂，Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］或ＣｕＯ纳米级氧化物溶质。其中软水或除盐水溶剂ｐＨ＝８．５～９．５，Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］或ＣｕＯ纳米氧化物的粒度为５０～１００ｎｍ，占溶剂体积百分数０．５％～１．０％。其制备方法是在软水或除盐水中加入体积百分数为２．０％～２．３％的ｐＨ调节药剂，改变软水ｐＨ值，同时提高高炉闭路冷却系统水泵总压力，形成稳定悬浮溶液，提高传热效果，减少２０％～２５％冷却水用量，降低冷却水消耗，解决了目前制备纳米流体方法不能在大型高炉上应用的问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种纳米流体及其制备方法，尤其是在高炉冷却系统中作为 冷却介质的纳米流体及其制备方法。
技术介绍
目前高炉冷却介质一般是纯净水、工业水、工业水通过药物处理形成软 水或除盐水。由于纯净水成本太高，工业水冷却效果不好，目前高炉使用的 冷却介质都是工业水加药物处理后形成的软水或除盐水。随着高炉冶炼强度、煤比不断提高，炉内温度波动由5(TC/min增大到150 'C/min，在炉身下部、炉腰和炉腹区域热流强度平均在30 60kw/n^范围内， 高时达到160kw/m2,炉况异常时最高达到240kw/m2。由于软水或除盐水导热 系数低，为保证高炉寿命达到15 20年，满足热流强度要求，其工作参数必 须达到以下指标流速大于2m/s、冷却水流量大于3800mS/h、压力大于0.7MPa、 使用强制换热器确保入口温度小于36°C。由此带来的是动力和新水消耗大， 达到0.547mVt,日消耗新水4376m3，水资源浪费大。近年来，对纳米流体基础性研究和应用取得很大进展，纳米氧化物选择 和纳米流体制备方法已经有应用事例。常用的纳米流体制备方法有两种，即 "一步法"和"两步法"， 一步法是利用物理气相方法，需要高真空、高温且 密闭环境下，该方法制备速度漫，不适用于工业生产；两步法是把纳米粒子 按一定体积百分数加到水或油溶液中，再加入一定比例分散剂、活性剂，并 将混合液用超声振动获得纳米流体，当纳米粒子体积百分数为4% 5%，纳 米流体导热系数可以提高60%，能够满足30kw/r^热流强度要求。目前使用 分散剂、活性剂和超声振动方法制备纳米流体存在不足是制备量小， 一般用 作特殊散热装置的冷却介质，不适合大工业生产。专利申请号200410098793.1专利技术使用旋转填充床反应器制备纳米流体， 属于一步法，需要经过吸收、汽提和蒸馏分离过程，在工业应用中存在速度 慢缺点。专利申请号02261796.5专利技术纳米封闭式自然循环传热装置，能够实 现纳米与液体直接混合，该专利技术属于典型二步法，但需要添加分散剂、活性 剂以及超声波震动制备纳米流体，该专利技术适用于小型特殊用途工业设备冷却 介质，如作为油浸式电力变压器和其他设备的散热装置冷却剂。
技术实现思路
针对上述现有技术所存在的不足，本专利技术提供一种用于高炉冷却系统的 纳米流体及其制备方法，通过使用纳米流体作为高炉冷却介质，强化冷却介 质导热能力，减少冷却水消耗，同时避免高炉出现大于160kw/n^极端热流强 度时热量传导不及时问题；通过改变母液PH值和高压方法制备纳米流体，解 决目前使用添加活性剂、分散剂和超声波震动方法不能在大型高炉上应用等 问题。本专利技术一种用于高炉冷却系统的纳米流体包括溶剂和溶质组成，溶剂为 软水或除盐水母液，溶质为Al203或CllO纳米级氧化物。软水或除盐水母液 PH=8.5 9.5，八1203或CuO纳米氧化物的粒度为50 100nm，加入量为软水 或除盐水母液体积百分数0.5% 1.0%。本专利技术一种用于高炉冷却系统的纳米流体的制备方法，步骤如下1) 在原有高炉闭路冷却系统的基础上增加一个纳米流体制备容池，其大 小根据需要而定。2) 将所需容量的软水或除盐水母液注入容池内，并且加入PH调节药剂， 加入量是软水或除盐水母液体积百分数2.0% 2.3%。目的是除去水中阴离子， 改变软水或除盐软水PH值，同时减弱加入Al203或CuO纳米级氧化物颗粒后颗粒表面活化能，减弱纳米颗粒布朗运动，防止纳米颗粒团聚。3) 向处理后的软水或除盐水母液中加入粒度在50 100nm范围内的 八1203或CuO纳米氧化物，加入量是软水或除盐水母液体积百分数0.5% 1.0%。在1.0 2.0小时内，按等间距2 4点取样，在实验室内使用热线装置 测试纳米流体的导热系数，保证导热系数在原水导热系数0.604W(m. K)—1基础 上提高20°/。 25%。4) 控制高炉闭路冷却系统水泵总压力在0.9 l.lMPa范围内，对流体进 行搅拌，保证纳米粒子混合均匀，保证纳米流体在铜冷却壁水管内流速达到 1.6 2.0m/s，同时消除纳米粒子团聚现象，保证悬浮液内纳米颗粒不沉降， 形成稳定的悬浮液。按等间距2 4点取样，在实验室内用电子显微镜，检测 纳米流体是否有团聚现象。本专利技术有以下特点和有益效果1) 与目前常用软水或除盐水作为高炉冷却水相比较，在软水或除盐水中 加入0.5% 1.0% (体积百分数)粒度为50 100nm的八1203或CuO纳米氧化 物，形成稳定悬浮液。利用纳米材料粒度小(接近于水分子)不产生磨损或 堵塞等不良现象，与水形成均匀混合的纳米流体，提高导热系数20% 25%， 相应同比例减少软水或除盐水用量20% 25%，降低新水消耗0.15 0.19mVt。2) 与目前所使用纳米流体制备方法相比较，本专利技术不使用亲水剂、分散 剂和超声波震动方法，通过改变母液PH值和高压方法制备纳米流体，更适合 作为高炉冷却介质这样大工业生产的应用。具体实施方式 实施例一纳米流体的制备方法1)选用软水作为母液注入容池，容量为40m、 2) 加入PH调节药剂为三聚磷酸钠药物，加入量为体积百分数2.0%，母液 PH=8.5; 3)纳米氧化物体积份数选择，在母液中直加入粒度为50 100nm的Ab03纳米氧化物，使用量为母液体积百分数0.5%; 4)水泵工作压力选择， 根据铜冷却壁结构参数(水管直径小-50mm)、纳米流体目标流速1.6 2.0m/s 为基础条件，保证纳米流体在冷却水管内呈层流状态，即P-0.9MPa。制备的纳米流体包括软水母液PH-8.5， Al203纳米氧化物的粒度为50 100nm，加入量为软水母液体积百分数0.5%。实施例二纳米流体的制备方法l)选用软水作为母液，容量为40m 2)加入PH 调节药剂为三聚磷酸钠药物，加入量为母液体积百分数2.3%，母液PH-9.5; 3)纳米氧化物体积份数选择，在母液中直加入粒度为50 100nm的Al2O3纳 米氧化物，使用量为母液体积百分数1.0%; 4)水泵工作压力选择，根据铜冷 却壁结构参数(水管直径4^50mm)、纳米流体目标流速1.6 2.0m/s为基础条 件，保证纳米流体在冷却水管内呈层流状态，即P-l.lMPa。制备的纳米流体包括软水母液PH-9.5，八1203纳米氧化物的粒度为50 100nm，加入量为软水母液体积百分数1.0%。实施例三纳米流体的制备方法l)选用软水作为母液，容量为40m、 2)加入PH 调节药剂为三聚磷酸钠药物，加入量为母液体积百分数2.3%，母液PH-9.5; 3)纳米氧化物体积份数选择，在母液中直加入粒度为50 100nm的CuO纳 米氧化物，使用量为母液体积百分数0.5%; 4)水泵工作压力选择，根据铜冷 却壁结构参数(水管直径小=50咖)、纳米流体目标流速1.6 2.0m/s为基础条 件，保证纳米流体在冷却水管内呈层流状态，即P-0.9MPa。制备的纳米流体包括软水母液PH-9.5， CuO纳米氧化物的粒度为50 100nm，加入量为软水母液体积百分数0.5%。实施例四纳米流体的制备方法1)选用软水作为母液，容量为40m、 2)加入PH调节药剂为三聚磷酸钠药物，加入量为母本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于高炉冷却系统的纳米流体，包括溶剂和溶质组成，其特征在于溶剂为软水或除盐水母液，溶质为Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］或ＣｕＯ纳米级氧化物。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：车玉满，朱建伟，李连成，孙波，孙鹏，郭天永，汤清华，尚策，杨金山，王志君，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：21[中国|辽宁]
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