本發(fā)明屬于不定型熱傳導(dǎo)材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種提供定向傳熱、快速成型、高強(qiáng)度、自流平、憎水屬性的傳熱水泥基灌漿料。

背景技術(shù)：

工業(yè)生產(chǎn)、生活采暖以及制冷工藝中，使用管道換熱時(shí)，管道之間會(huì)產(chǎn)生空隙，尤其是管道溫度與非管道區(qū)域之間溫差過(guò)大時(shí)，在一定條件下會(huì)產(chǎn)生“熱墻”現(xiàn)象，致使溫度在同一界面中產(chǎn)生較大溫差，降低換熱、伴熱及制冷效果。尤其是在大面積需要傳熱、換熱時(shí)，換熱面因?yàn)椴牧稀⑿螤?、形式的不同，很難達(dá)到換熱面的完全貼合以及需要表面處理的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種傳熱水泥基灌漿料，作為不定型材料能夠?qū)崿F(xiàn)大面積熱傳導(dǎo)工藝要求。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種傳熱水泥基灌漿料，其特征在于，按重量份，由主膠凝材料27～33份、傳熱骨料18～22份、細(xì)沙27～33份、生石灰4.5～5.5份、石膏4.5～5.5份、微硅粉0.9～1.1份、粉煤灰1.8～2.2份、鱗片石墨粉4.5～5.5份、減水劑0.9～1.1份、膨脹劑0.63～0.77份、消泡劑0.09～0.11份和緩凝劑0.18～0.22份組成。

本發(fā)明灌漿料應(yīng)用于大面積平面定向熱傳導(dǎo)領(lǐng)域，能夠作為換熱面之間的傳熱材料，是一種具有定向傳熱、快速成型、高強(qiáng)度、自流平、憎水等特點(diǎn)的不定型材料，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件實(shí)現(xiàn)各種表面形狀之間的空隙自由填充，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接，大大提高了熱傳導(dǎo)面積和熱傳導(dǎo)效率。該灌漿料主要針對(duì)大面積傳熱、換熱時(shí)，換熱面因?yàn)椴牧?、形狀、形式的不同，很難達(dá)到換熱面的完全貼合以及需要表面處理的要求。其具有的自流平屬性可以使每個(gè)縫隙中都充滿(mǎn)傳熱材料，并利用地球引力形成平整地面，使傳熱層形成一個(gè)整體平面，可顯著提高熱傳導(dǎo)效率，降低能耗，產(chǎn)生良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，該灌漿料采用價(jià)格更有優(yōu)勢(shì)的原料制備而成，可廣泛應(yīng)用于地暖、溜冰場(chǎng)、電廠、冶煉廠以及其他大面積供熱、散熱的需求。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明灌漿料的電鏡圖。

圖2是未使用本發(fā)明灌漿料的伴熱系統(tǒng)中加熱介質(zhì)、地暖管外部和需加熱地面的溫度隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)圖。

圖3是使用本發(fā)明灌漿料的伴熱系統(tǒng)中地暖管外部和需加熱地面的溫度隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

本發(fā)明提供了一種傳熱水泥基灌漿料，按重量份，由主膠凝材料27～33份、傳熱骨料18～22份、細(xì)沙27～33份、生石灰4.5～5.5份、石膏4.5～5.5份、微硅粉0.9～1.1份、粉煤灰1.8～2.2份、鱗片石墨粉4.5～5.5份、減水劑0.9～1.1份、膨脹劑0.63～0.77份、消泡劑0.09～0.11份和緩凝劑0.18～0.22份組成。

將所取的各原料加入到星型攪拌設(shè)備中攪拌30分鐘，充分混合，得傳熱水泥基灌漿料。

主凝膠材料采用鋁酸鹽水泥。傳熱骨料采用粒徑50～100目的石英砂。細(xì)沙的粒徑100～200目。微硅粉的粒徑大于等于400目。這樣的的石英砂、細(xì)沙和微硅粉可以使最后的混料砂漿的顆粒比達(dá)到最優(yōu)，降低孔隙率，提高致密度。而且，所用石英砂、細(xì)沙和微硅粉的重量份數(shù)能夠使傳熱水泥基灌漿料的流動(dòng)性和致密性更優(yōu)。

主膠凝材料作為混合材料的結(jié)合劑和連接鍵把各組分有效連接并在最終水化反應(yīng)后形成晶相化結(jié)構(gòu)。傳熱骨料是本發(fā)明傳熱水泥基灌漿料中最主要的傳熱基材和結(jié)構(gòu)中支撐部分。細(xì)沙有一定的蓄熱、傳熱功能，同時(shí)可充分填充傳熱骨料之間的縫隙，提高結(jié)構(gòu)的致密性及強(qiáng)度。生石灰和石膏遇水膨脹產(chǎn)生熱量便于膠凝材料水化反應(yīng)。400目以上的微硅粉起到填結(jié)構(gòu)縫隙、提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、提高材料流動(dòng)度的作用。粉煤灰吸水，減少結(jié)構(gòu)間水分析出，提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。鱗片石墨粉具有較高的導(dǎo)熱系數(shù)和流動(dòng)度。膨脹劑作為膜性材料填充于各個(gè)組份之間，以提高各組份的分子鍵強(qiáng)度和降低材料的親水性。

使用本發(fā)明傳熱水泥基灌漿料時(shí)：分別取該灌漿料和水，所取水的重量為所取灌漿料重量的5%，將所取的水和所取的灌漿料加入攪拌設(shè)備攪拌1分鐘左右，使水和灌漿料充分混合，形成水混砂漿。然后把該水混砂漿澆灌到指定區(qū)域，使水混砂漿填充管道之間的空隙，即高傳熱系數(shù)、高致密度、微膨脹的材料會(huì)完整的填充到傳熱各界面之間，水混砂漿在地球引力作用下產(chǎn)生自流平效果。水混砂漿24小時(shí)之內(nèi)固化，固化以后形成一個(gè)自流平的整體，提供一個(gè)完整的傳熱界面，利用熱量總是從導(dǎo)熱性好材料傳導(dǎo)的特性實(shí)現(xiàn)定向傳熱。消除了管道溫度與非管道區(qū)域之間溫差過(guò)大的現(xiàn)象，避免產(chǎn)生“熱墻”，使溫度在同一界面中趨同，提高換熱、伴熱及制冷效果。本發(fā)明灌漿料使用簡(jiǎn)單，極大地降低了施工難度。

實(shí)施例1

按重量份，分別取鋁酸鹽水泥27份、石英砂18份、粒徑100～200目的細(xì)沙30份、生石灰5.5份、石膏4.5份、粒徑大于等于400目的微硅粉0.9份、粉煤灰2份、鱗片石墨粉5份、減水劑1份、膨脹劑0.63份、消泡劑0.09份和緩凝劑0.2份；將所取的各原料加入到星型攪拌設(shè)備中攪拌30分鐘，充分混合，得傳熱水泥基灌漿料。分別取該灌漿料和水，所取水的重量為所取灌漿料重量的5%，將所取的水和所取的灌漿料加入攪拌設(shè)備攪拌1分鐘左右，使水和灌漿料充分混合，形成水混砂漿。然后把該水混砂漿澆灌到指定區(qū)域，使水混砂漿填充管道之間的空隙，水混砂漿固化后，取樣品進(jìn)行電鏡掃描，得到圖1所示的電鏡圖，圖中大塊的黑色部分為傳熱骨料，白色部分是膠凝劑（鋁酸鹽水泥）及其它結(jié)合劑固化形成的，圖中深色小點(diǎn)是細(xì)沙及石墨。說(shuō)明本發(fā)明傳熱水泥基灌漿料具有更致密的結(jié)構(gòu)，骨料和細(xì)料之間的合理配比使灌漿料在水化后達(dá)到低氣孔率、微膨脹、高熱傳導(dǎo)性。

以地暖管供熱系統(tǒng)為例：大多數(shù)情況下，由于地暖管選材、管道間距、保溫材料類(lèi)型和厚度、地面材料的傳熱系數(shù)、以及熱水溫度、輸送距離等因素的不同，導(dǎo)致地暖管表面溫度和需要供暖地面溫度之間的溫差較大，而且需要供暖地面溫度低于地暖管表面溫度，需要供暖地面溫度只有地暖管表面溫度的60%左右，即地暖管表面溫度與需要供暖地面溫度之間的溫差可達(dá)到40%左右，如圖2所示，從圖中可以看出，在大約30min的時(shí)間內(nèi)，地暖管內(nèi)的熱水溫度從10℃升至將近70℃，隨著地暖管內(nèi)水溫的升高，地暖管外外部溫度隨之升高，在120min左右的時(shí)間內(nèi)也升至將近70℃，而需要加熱的地面溫度在長(zhǎng)達(dá)300min的時(shí)間內(nèi)，溫度始終不能超過(guò)40℃。

在中、低溫的供熱、換熱裝置使用本發(fā)明傳熱灌漿料后，地暖管外部溫度和需加熱地面溫度的曲線(xiàn)圖，如圖3所示，圖中顯示，隨著需加熱地面溫度最終能與地暖管外部溫度相同，說(shuō)明使用本發(fā)明傳熱灌漿料后加熱介質(zhì)說(shuō)攜帶的熱量均勻地傳導(dǎo)到地暖管周?chē)?，并迅速散熱到地面，有效消除了被加熱介質(zhì)和加熱介質(zhì)之間的溫差，使地暖管和地面的溫差變得很小。同時(shí)縮短了升溫時(shí)間。

可以通過(guò)傳熱的基本公式來(lái)分析影響傳熱效率的幾種因素：

傳熱的基本計(jì)算公式如下： Q=η×A×△t

式中：Q表示傳熱量，單位W；η表示傳熱系數(shù)，單位W/m².K； A表示換熱面積，單位m²；△t表示兩種換熱介質(zhì)間的溫差，單位℃。

通過(guò)傳熱的基本計(jì)算公式可知，要想增加傳熱量 Q 共有 3 種方式：1）加大平均傳熱溫差△t；2）增大換熱面積 A；3）提高傳熱系數(shù)η。

而加大平均傳熱溫差，目前主要采用：

1）冷、熱流體換熱面逆流布置；

2）增大冷、熱流體進(jìn)、出口的溫差，即，提高熱介質(zhì)的溫度。

但是增加平均傳熱溫差會(huì)造成很大的火用損失，因此，加大平均傳熱溫差的方法在實(shí)際工藝中往往不可取的。而用本發(fā)明灌漿料代替普通水泥以后，由于該灌漿料具有傳熱性能，使得傳熱面積增大，傳熱由管道傳熱變成了平面?zhèn)鳠?，傳熱效率提高?0%。相較于普通水泥3W/m².K的傳熱系數(shù)，本發(fā)明灌漿料的傳熱系數(shù)是7W/m².K。

實(shí)施例2

按重量份，分別取鋁酸鹽水泥30份、石英砂22份、粒徑100～200目的細(xì)沙27份、生石灰5份、石膏5.5份、粒徑大于等于400目的微硅粉1份、粉煤灰1.8份、鱗片石墨粉5.5份、減水劑0.9份、膨脹劑0.7份、消泡劑0.1份和緩凝劑0.18份；將所取的各原料加入到星型攪拌設(shè)備中攪拌30分鐘，充分混合，得傳熱水泥基灌漿料；

實(shí)施例3

按重量份，由鋁酸鹽水泥33份、石英砂20份、粒徑100～200目的細(xì)沙33份、生石灰4.5份、石膏5份、粒徑大于等于400目的微硅粉1.1份、粉煤灰2.2份、鱗片石墨粉4.5份、減水劑1.1份、膨脹劑0.77份、消泡劑0.11份和緩凝劑0.22份；將所取的各原料加入到星型攪拌設(shè)備中攪拌30分鐘，充分混合，得傳熱水泥基灌漿料。