專利名稱：流態(tài)化傳熱的強化傳熱方法及流態(tài)化多相傳熱工作介質的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及利用流態(tài)化傳熱介質進行強化傳熱的方法，以及一種流態(tài)化多相傳熱工作介質，通過改善傳熱介質的流動狀態(tài)達到強化傳熱的效果。
背景技術：
流體作為傳熱工作介質被廣泛的應用于熱傳遞過程中，通過傳熱介質的流動使其從一處吸收熱量后在另一處將熱量放出，達到流態(tài)化傳熱的目的。
在傳熱工作介質傳熱過程中，一種主要方式是利用傳熱工作介質相變傳熱。例如在制冷的空調、制熱的熱泵中采用氟里昂或水、氨、烷烴等作為傳熱工作介質，這種介質在工作的過程中發(fā)生相變，由液態(tài)蒸發(fā)汽化成氣態(tài)時吸收熱量，由氣態(tài)冷凝成為液態(tài)時則釋放出熱量，這類設備中通過壓縮機及膨脹閥來控制系統(tǒng)的溫度和壓力，完成整個的循環(huán)；同樣，在熱管中，將工作介質封閉在一個密閉的容器內，熱管內的傳熱工作介質也是發(fā)生液氣相變的物質，在高溫區(qū)的蒸發(fā)端傳熱工作介質由液體吸收熱量而成為氣體，在冷凝端氣體放出熱量而成為液體，從而實現(xiàn)熱管的高效傳熱。
另一種主要方式是傳熱工作介質在工作過程中無相變發(fā)生，這種傳熱方式通常用在建筑供暖領域或化工取熱或冷卻過程中，以及發(fā)動機水冷系統(tǒng)中。水是最常用的傳熱工作介質，通過傳熱工作介質在供暖管道或換熱管道及換熱設備(例如暖氣或換熱器)內的流動，從高溫處吸收熱量使溫度升高，在放熱設備內放出熱量溫度降低，利用傳熱工作介質溫度變化的顯熱進行傳熱。除水外，空氣也常被作為傳熱介質使用。
在電子器件冷卻系統(tǒng)，也常采用液體循環(huán)方式，將熱量通過液體或氣體或混合物將熱量傳遞出外部實現(xiàn)散熱和溫度控制，這種傳熱工作介質可以是液體、氣體或沸騰狀態(tài)，也可以是氣液混合物。
研究表明，在液體中加入納米級的銅顆粒，利用納米材料的納米特性可以明顯的改變液體的傳熱能力。但由于利用納米特性來強化傳熱，要求銅顆粒必須加工成小于100nm的納米材料，且因為納米特性使得需要加入適當?shù)姆稚┎拍芊稚⒂诹黧w中，所以這種技術不但納米顆粒的制造成本高，并且在制造過程中需要復雜的制造方法將納米級顆?；旌系揭后w顆粒中，這種方法的高成本及制造過程的復雜障礙了技術的利用。
在航天和軍事產(chǎn)品中，有比普通工業(yè)產(chǎn)品更高的傳熱性能要求，特別是對熱控制的精度有更高的要求，所涉及的產(chǎn)品的應用的領域雖然不同，但其整體的熱控制熱管理的要求更高。
上述的所有傳熱的工作介質稱為基礎傳熱介質，為提高傳熱過程的傳熱效率以及傳熱介質的傳熱能力，通常是通過改善基礎傳熱介質的流動狀態(tài)或傳熱壁面，例如提高流速使基礎傳熱介質其達到湍流狀態(tài)，或將換熱設備的傳熱壁面加工上具有擾流作用的結構，來降低邊界層的厚度。但這樣會使傳熱設備的加工制造變得更加復雜，而且使流體的流動阻力顯著增大，所以使得傳熱介質的傳熱能力的提高受到了限制。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種通過將傳熱工作介質流態(tài)化的方法達到強化傳熱的目的，使普通的傳熱工作介質或多相化的傳熱工作介質傳熱的傳熱性能得到提高以及實現(xiàn)對系統(tǒng)的熱控制及熱管理。
本發(fā)明采用如下技術方案一種流態(tài)化強化傳熱方法，在基礎傳熱介質中加入顆粒度不小于10nm的顆粒物質，使顆粒物質隨基礎傳熱介質一起流動，顆粒物的顆粒度及加入量應保證流動過程中不出現(xiàn)沉降和堵塞流道。
傳熱過程包括換熱、集熱、散熱、蓄熱的熱量的傳遞、交換、收集、儲存、應用、控制、管理的所有過程，在本發(fā)明中，傳熱的概念包括以上所述的所有的過程。
通過在基礎的傳熱工作介質或多種相變的工作介質中加入顆粒類物質稱為將對傳熱介質流態(tài)化。
為進一步強化傳熱效果，還可在基礎傳熱介質中加入輔助相變物質，該輔助相變物質的相變溫度處于基礎傳熱介質的工作溫度區(qū)間內且低于基礎傳熱介質在同一工作壓力下的相變點(即相變溫度)，在基礎傳熱介質傳熱的工作溫度區(qū)間內輔助相變物質進行相變傳熱。
在基礎傳熱物質中加入輔助相變物質，稱為將工作介質多相化。多相化后的基礎傳熱工作介質仍稱為基礎傳熱工作介質。
本發(fā)明還提供了一種流態(tài)化多相傳熱介質，包括基礎傳熱介質，其特征在于在基礎傳熱介質中含有能夠與基礎傳熱介質一起在傳熱系統(tǒng)中流動且不會堵塞的顆粒物質，顆粒物的顆粒度大于100nm。
所述的基礎傳熱介質中還可以進一步含有輔助相變物質，該輔助相變物質的相變溫度處于基礎傳熱介質傳熱過程中溫度變化區(qū)間內且低于基礎傳熱介質在同一工作壓力下的相變點。
所述的顆粒物質可以為金屬顆粒物和/或非金屬顆粒，金屬顆粒物可以為金屬，例如為銅、鐵、鋁、鋅、鋼、金、銀、錫顆粒中的一種或多種，其中以銅、鋁的傳熱系統(tǒng)較高所以其強化傳熱效果較好；金屬顆粒物質還可以為金屬氧化物，例如為四氧化三錳、氧化鈷、氧化鉭、四氧化三鐵、三氧化鋯、氧化釔、氧化鈹、氧化鐿、氧化鏑、氧化硼、氧化硅、氧化鋁顆粒中的一種或多種；金屬顆粒物還可以為鹽類顆粒，例如硼酸鎢鎘、鈦酸鉀、碳化硼、鉻酸鍶、偏鋁酸鋰、重鉻酸鹽(重鉻酸鉀、重鉻酸鈉)中的一種或多種。
非金屬顆粒物可以為塑料顆粒、玻璃顆粒、陶瓷顆粒、沙石顆粒；其中沙石顆?？蛇x用SiO2或綠柱石。
所述的基礎傳熱介質可以為鈉、萘、鉀、銫、導熱油、水、汞、聯(lián)苯、導熱姆、丙酮、氨、甲醇、乙醇、乙烷、氮、CFC、HCFC、HFC、CFCs、HFCFs、HFCs、氨、碳氫化合物、二氧化碳中的一種或多種。
所述的輔助相變物質可以為固固相變物質或固液相變物質、液氣相變物質或其中兩種或兩種以上的混合物。
所述的液氣相變物質可以為鈉、萘、鉀、銫、導熱油、水、汞、聯(lián)苯、導熱姆、丙酮、氨、甲醇、乙醇、乙烷、氮、CFC、HCFC、HFC、CFCs、HFCFs、HFCs、氨、碳氫化合物、二氧化碳中的一種或多種，但具體選用時不能與所用的基礎傳熱物質相同。
所述的固固相變物質可以為多元醇、PE(季戊四醇)、PG(2，2-二羥甲基丙醇)、NPG(新戊二醇)、TMP(三甲基丙烷)、TAM、無機鹽、層狀鈣鈦礦、硫氰化銨(NH4SCN)、高分子聚合物、高分子交聯(lián)樹脂、接枝共聚物、聚乙烯中的一種或一種以上的物質。
所述的固液相變物質可以為無機水合鹽、石蠟、脂肪酸、堿金屬及堿土金屬的鹵化物、高溫融化鹽、混合鹽、金屬、合金、高級脂肪烴、醇、多烴基化合物中的一種或一種以上的物質。
所述的無機水合鹽可以為硫酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽、醋酸鹽中的一種或多種。
所述的高溫融化鹽可以為氟化鹽、氯化物、硝酸鹽、碳酸鹽、硫酸鹽中的一種或多種。
所述的多烴基化合物可以為多元醇、季戊四醇、新戊二醇中的一種或多種。
對于顆粒物質來說，在基礎傳熱介質中的加入量，綜合各因素考慮，當傳熱過程中基礎傳熱介質無相變的液態(tài)時，基礎傳熱介質與顆粒物的體積比為100∶0.1-80，當基礎傳熱介質在傳熱過程中有相變時，基礎傳熱介質與顆粒物質的體積比為100∶0.01-90。
輔助相變物質在基礎傳熱介質中的加入量，當基礎傳熱介質無相變傳熱時，基礎傳熱介質與輔助相變物質的體積比為100∶0.1-80；當基礎傳熱物質有相變發(fā)生時，基礎傳熱介質與輔助相變物質的體積比為100∶0.01-90。
本發(fā)明中通過在基礎傳熱介質中加入顆粒度大于10nm的顆粒物，使顆粒物隨基礎傳熱介質一起流動，由于顆粒物質的存在且顆粒物的顆粒度較大，顆粒物隨基礎傳熱介質流動時起到攪拌的作用，使基礎傳熱介質達到湍流狀態(tài)，并且顆粒物不斷沖擊邊界層使邊界層得到破壞，降低邊界層熱阻，提高的傳熱效率，并且，顆粒物不斷與傳熱設備的傳熱壁碰撞時也進行固固接觸傳熱，特別是對于增加了金屬的顆粒類物質，由于金屬的傳熱性能大于非金屬的傳熱性能，其傳熱效率高于傳熱壁與基礎傳熱介質的傳熱效率，此時顆粒物也成為一種傳熱介質起到所述的基礎傳熱介質，試驗表明，加入顆粒物后其傳熱效率明顯得到提高。對于基礎傳熱介質在工作過程中發(fā)生相變傳熱的情況下，由于增加了輔助相變物質，使得傳熱工作介質的工作溫度范圍更廣，利用輔助相變物質的傳熱及蓄熱作用，改善了系統(tǒng)對溫度的控制能力，特別適合于電子器件、電力器件的冷卻。
因為相變傳熱的傳熱效率高于無相變的傳熱，在基礎傳熱介質中增加輔助相變物質后，對于基礎傳熱介質在傳熱過程中不發(fā)生相變的物質，由于輔助相變物質的存在，輔助相變物質在吸熱端通過相變吸收更多的熱量，根據(jù)設計的要求在冷凝端適當?shù)臏囟葏^(qū)間或溫度點完成熱量的釋放，從而從根本上改進了傳統(tǒng)的傳熱工作介質的傳熱性能，特別對于有溫度控制的傳熱如空調、熱泵、電力、電子設備的發(fā)熱器件的溫度控制及動力設備如內燃機的溫度控制，采用多相的工作介質可以將熱源的高峰工作時的熱量儲存在輔助相變物質中(即輔助相變物質吸收熱量后存在于系統(tǒng)中)，經(jīng)多次的循環(huán)或在熱源的低峰工作時發(fā)熱量減少時再將熱量釋放，同時，由于提高了整個系統(tǒng)的傳熱能力，也可以減少冷凝端的換熱器的換熱面積，平衡工作介質在不同的工作區(qū)間的工作溫度，從而可以實現(xiàn)對傳熱的整體的熱控制與熱管理。
本發(fā)明的強化傳熱方法以及流態(tài)化多相傳熱介質，利用在基礎傳熱介質中加入顆粒物質來強化流態(tài)化傳熱過程，從而使的傳統(tǒng)的傳熱介質的性能得到極大的提高，并改善了傳統(tǒng)的傳熱介質的傳熱能力；流態(tài)化的傳熱使的傳熱介質可以在傳熱管道內更好的流動并增加了工作介質整體的傳熱能力，通過增加顆粒物可使傳熱系數(shù)提高5％-500％。同采用納米銅或鋁顆粒相比，不但本發(fā)明的顆粒物質由于顆粒度大使得擾流、攪拌作用強，而且無需加入分散劑形成懸浮液，而是以兩相或三相流形式工作，不但材料成本低，同時也使得顆粒物的加工成本大大低于納米材料，具有更廣闊的應用前景。
具體實施例方式
下面結合具體實施例對本發(fā)明的流態(tài)化傳熱的強化傳熱方法及流態(tài)化多相傳熱工作介質作進一步說明，以助于理解本發(fā)明的內容。
實施例1應用領域建筑供暖、發(fā)動機冷卻、電子器件液冷、機械和醫(yī)療設備溫度控制、航天、軍事。
實施例1.1流態(tài)化多相傳熱介質的組成為(按體積計)基礎傳熱介質為水100份加入的顆粒物為顆粒度為0.01mm的銅3份、顆粒度為0.1mm的氧化銅20份、顆粒度為0.03mm的鋁10份。
流態(tài)化強化傳熱方法是在換熱系統(tǒng)中的基礎傳熱介質即水中按100份水加入顆粒度為0.01mm的銅3份、顆粒度為0.1mm的氧化銅20份、顆粒度為0.03mm的鋁10份，使水攜帶顆粒物質一起流動，顆粒物強化了基礎傳熱介質的傳熱及流動狀態(tài)。
實施例1.2流態(tài)化多相傳熱介質的組成為(按體積計)基礎傳熱介質為水100份加入的顆粒物為顆粒度為5mm的塑料顆粒10份、顆粒度為2mm的沙石顆粒40份。
實施例1.3流態(tài)化多相傳熱介質的組成為(按體積計)基礎傳熱介質為水100份輔助相變物質為甲醇30份(汽化溫度為64.7℃)、乙醇40份(汽化溫度為78.3℃)加入的顆粒物質為顆粒度為0.01mm的銅3份以及顆粒度為0.001mm的玻璃顆粒2份。
流態(tài)化強化傳熱方法是在換熱系統(tǒng)中的基礎傳熱水中按100份水加入顆粒度為0.01mm的銅3份、顆粒度為0.001mm的玻璃顆粒2份，以及液氣輔助相變傳熱物質甲醇和乙醇，使水攜帶顆粒物質一起流動，顆粒物強化了基礎傳熱介質的傳熱及流動狀態(tài)，同時在加熱端，隨著溫度的升高，甲醇首先汽化，然后乙醇汽化，進入到冷凝端時為汽液兩相傳熱介質，在溫度低于78.3℃時乙醇冷卻釋放潛熱，到溫度64.7℃時甲醇釋放潛熱，而水在傳熱過程中無相變，這樣實現(xiàn)了兩相傳熱及利用顯熱及潛熱共同傳熱，提高了工作介質的傳熱能力。
實施例1.4流態(tài)化多相傳熱介質的組成為(按體積計)基礎傳熱介質為水100份輔助相變傳熱物質為2，2一二羥甲基丙醇(PG)10份，其相變溫度為81.76℃，轉變焓172.458J/G；加入的顆粒物質包括顆粒度為0.01mm的玻璃顆粒2份、以及顆粒度為0.1mm的鋁10份。
流態(tài)化強化傳熱方法是在換熱系統(tǒng)中的基礎傳熱水中按100份水加入顆粒度為0.01mm的玻璃顆粒2份、顆粒度為0.1mm的鋁顆粒10份，以及固固相變輔助相變傳熱物質PG，使水及水汽攜帶顆粒物質一起流動，顆粒物強化了基礎傳熱介質的傳熱及流動狀態(tài)，同時在加熱端，隨著溫度的升高，PG發(fā)生轉化吸收熱量，然后水汽化，進入到冷凝端時為汽固兩相傳熱介質，在溫度低于100℃時水冷凝發(fā)生相變釋放潛熱，到溫度為81.76℃時PG發(fā)生轉化釋放熱量，使傳熱介質的傳熱性能得到提高以及實現(xiàn)對系統(tǒng)的熱控制及熱管理。
實施例1.5流態(tài)化多相傳熱介質的組成為(按體積計)傳熱過程中有相變發(fā)生的基礎相變物質水100份輔助相變物質為AL(NO3)3·9H2O共80份，其相變溫度90℃，熔解熱135.9J/G三羥甲基乙烷100份，其相變溫度80℃，熔解熱309J/G加入的顆粒物質為顆粒度為0.01mm的玻璃顆粒20份顆粒度為0.1mm的鋁30份顆粒度為1mm的四氧化三鐵30份。
實施例2應用領域發(fā)動機冷卻，機械、醫(yī)療設備熱控制；基礎傳熱工作介質為機油，工作溫度為10-200℃，工作壓力為正常氣壓。
實施例2.1流態(tài)化多相傳熱介質的組成為(按體積計)機油100份作為基礎傳熱介質加入的顆粒物為顆粒度為0.01mm的銅1份及顆粒度為0.1mm的氧化銅10份、顆粒度為0.03mm的鋁10份。
實施例2.2流態(tài)化多相傳熱介質的組成為(按體積計)
機油100份及顆粒度為0.001mm的玻璃顆粒3份、顆粒度為0.01mm的沙石顆粒2份構成的顆粒物，還含有下列輔助傳熱物質顆粒度為101nm的線性低密度聚乙烯(LLDPE)12份，其相變溫度126℃，相變焓157J/G；以及顆粒度為110nm的高密度聚乙烯(HDPE)15份，相變溫度133℃，相變焓212J/G。
實施例2.3流態(tài)化多相傳熱介質的組成為(按體積計)機油100份作為基礎傳熱物質；加入的輔助相變傳熱物質為LiNO3(體積比42％)+KNO3(體積比58％)共10份，相變溫度120℃，相變焓151J/G；加入的顆粒類物質為顆粒度為0.01mm的銅8份和顆粒度為0.01mm的沙石顆粒5份。
實施例3應用領域冶金、鋼鐵、化工行業(yè)余熱回收，發(fā)動機余熱回收，電子機械設備溫度控制，建筑供暖，醫(yī)療設備溫度控制，航天、軍事；基礎傳熱工作介質導熱油100份，工作溫度為-10-400℃。
實施例3.1流態(tài)化多相傳熱介質的組成為(按體積計)導熱油100份、1-10mm顆粒度的銅5份、顆粒度為1-100mm的鋁12份。
在冶金和化工行業(yè)，其管道的直徑和流量都很大，根據(jù)管道的直徑和基礎工作介質的流量，選擇加入的金屬顆粒的直徑，以可以使其流態(tài)化流動并不使管道堵塞為標準選擇適當?shù)念w粒直徑。這種強化傳熱方法是通過在導熱油中加入顆粒物銅和鋁，利用顆粒度較大的銅和鋁顆粒和擾流作用破壞邊界層，同時利用銅與鋁碰撞傳換壁面的接觸傳熱來提高傳熱效率，達到使傳熱性能得到提高以及實現(xiàn)對系統(tǒng)的熱控制及熱管理的目的。
實施例3.2流態(tài)化多相傳熱介質的組成為(按體積計)導熱油100份中加入顆粒度為0.1-10mm的沙石顆粒0.1份。
實施例3.3流態(tài)化多相傳熱介質由基礎傳熱介質及輔助相變傳熱物質、顆粒物質組成，各組分組成為(按體積計)基礎傳熱介質導熱油100份。
輔助相變傳熱物質為純聚乙二醇(PEG)10份，相變溫度328℃，相變焓185J/G；和高密度聚乙烯(HDPE)50份，相變溫度133℃，相變焓212J/G。
加入的顆粒類物質為顆粒度0.1-10mm的沙石顆粒10份和顆粒度為1-10mm的銅5份。
實施例3.4流態(tài)化多相傳熱介質由基礎傳熱介質及固液(液固)輔助相變傳熱物質、顆粒物質組成，各組分組成為(按體積計)基礎傳熱物質為導熱油100份。
輔助相變傳熱物質為LiCl-KCl共1份，其相變溫度為352℃，熔解熱117.8J/G；以及NaCl-NaNO3共30份，相變溫度為290℃，熔解熱247J/G。
顆粒物質采用顆粒度為0.1-10mm的玻璃顆粒5份及顆粒度為1-10mm的銅15份。
實施例4應用領域制冷空調、熱泵基礎傳熱工作介質F13，正常沸點47.68℃，體積100份，工作溫度，-10-80℃。
實施例4.1流態(tài)化多相傳熱介質由基礎傳熱介質及顆粒物質組成，各組分組成為(按體積計)F13共100份、顆粒度為0.001-1mm的銅10份，顆粒度為0.01-1mm的鋁4份。
實施例4.2流態(tài)化多相傳熱介質由基礎傳熱介質及顆粒物質組成，各組分組成為(按體積計)F13共100份、顆粒度為0.001-1mm的沙石顆粒0.01份。
實施例4.3流態(tài)化多相傳熱介質由基礎傳熱介質及顆粒物質、輔助相變傳熱物質組成，各組分組成為(按體積計)基礎傳熱介質F13共100份；液氣相變輔助相變傳熱物質為F11有80份及F22有100份；
加入的顆粒類物質為顆粒度為0.001-1mm的銅10份、顆粒度為0.001-1mm的蓄熱陶瓷10份。
實施例4.4流態(tài)化多相傳熱介質由基礎傳熱介質及顆粒物質、輔助相變傳熱物質組成，各組分組成為(按體積計)基礎傳熱介質F13共100份；固液(液固)輔助相變傳熱物質為CaCl2·6H2O共10份，其相變溫度為58℃，潛熱值為250KJ/KG，還有Na2SO3·10H2O(加入適量氧化納)20份，其相變溫度為17-27℃，潛熱值246KJ/KG；加入的顆粒類物質為顆粒度為0.001-1mm的蓄熱陶瓷5份及顆粒度為0.01-1mm的鋁4份。
實施例4.5流態(tài)化多相傳熱介質由基礎傳熱介質及顆粒物質、輔助相變傳熱物質組成，各組分組成為(按體積計)基礎傳熱介質F13共100份；固固相變輔助相變傳熱物質為PG30％+NPG70％共20份，相變溫度31-81℃，相變焓73-42KJ/KG；加入的顆粒類物質為顆粒度0.001-1mm的蓄熱陶瓷40份及顆粒度0.001-1mm的鋁50份。
實施例5應用領域熱管、熱管散熱器、熱管換熱器、熱管集熱器、熱管蓄熱器，脈沖熱管、循環(huán)熱管、曲面熱管、復雜熱管，軍事、航天；基礎傳熱工作介質為水100份，工作溫度為20-300℃，工作壓力為0.0001帕-500帕。
實施例5.1本實施例中第100份水中加入的顆粒物為顆粒度0.0001-10mm的銅1-10份、顆粒度0.001-10mm的鋁4-30份。
實施例5.2本實施例中第100份水中加入的顆粒物為顆粒度0.001-10mm的沙石顆粒1-20份以及顆粒度0.0001-10mm的玻璃顆粒5-10份。
實施例5.3本實施例中第100份水中加有液氣相變物質以及顆粒物，加入的輔助傳熱工作介質為液氣相變物質為丙酮30份及乙醇40份，丙酮的正常沸點56℃，乙醇的正常沸點78℃；加入的顆粒物質為顆粒度0.0001-10mm的銅1-20份及顆粒度0.001-10mm的鋁1-30份、顆粒度0.0001-10mm的玻璃顆粒1-10份、顆粒度0.0001-10mm的陶瓷蓄熱材料1-30份。
在工作過程中，首先丙酮開始汽化相變傳熱，在其所有的工作介質完全汽化后溫度升高，乙醇開始汽化相變傳熱，待乙醇全部汽化完成后，水開始汽化相變傳熱，在冷凝段的工作溫度要低于最低的初始相變工作介質的相變傳熱溫度，如在本例中，冷凝段的溫度應該低于丙酮的冷凝溫度。低溫丙酮、中溫乙醇、高溫水三種工作介質在不同的各種溫度點產(chǎn)生相變傳熱，適應于在加熱段不同的加熱段工作溫度及不同的傳熱能力的要求，通過調整不同的體積比可以使用于不同的溫度點的需要，從而保證了系統(tǒng)在不同的工作區(qū)間的最高效能的傳熱，實現(xiàn)了對系統(tǒng)的熱控制及熱管理。
實施例5.4本實施例中第100份水中加有固固相變物質以及顆粒物，加入的輔助傳熱工作介質為AMP20份，轉變溫度56.96℃，轉變焓114KJ/KG，同時還加入有PG30％+NPG70％(二元體系結構)50份，轉變溫度為40-81℃，轉變焓27-85KJ/KG。加入的顆粒類物質為顆粒度為0.0001-10mm的銅1-30份、顆粒度為0.001-10mm的鋁1-50份、顆粒度為0.0001-10mm的玻璃顆粒1-20份、顆粒度0.0001-10mm的陶瓷蓄熱材料1-50份。
其主要輔助相變物質為PG30％+NPG70％(二元體系結構)，其具有較寬的相變溫度區(qū)間，但在其特殊的溫度點，根據(jù)系統(tǒng)的熱控制的目標選擇不高于60℃，因而采用AMP使系統(tǒng)的溫度達到接近60度時可以將熱量大量的吸收，使得系統(tǒng)的熱控制的目標可以實現(xiàn)。
實施例5.5本實施例中第100份水中加有液氣及固固相變物質以及顆粒物，加入的液氣相變物質為乙醇100份，正常沸點78℃，以及丙酮130份，正常沸點56℃；固固相變物質為NaSO4·10H2O計為150份，相變溫度為32℃，熔解潛熱為250KJ/KG，以及十八酸(飽和一元脂肪酸)30份，相變溫度為69.9℃，熔解潛熱為63KJ/MOL。加入的顆粒類物質為顆粒度0.00001-10mm的銅1-3份和顆粒度0.00001-10mm的鋁1-15份、顆粒度0.0001-10mm的玻璃顆粒1-10份、顆粒度0.0001-10mm陶瓷蓄熱材料為1-10份。
本例特別適合于電子器件的散熱器的熱控制(散熱器)產(chǎn)品中，采用基礎傳熱物質為水，同時采用兩種液氣相變和固固相變物質為輔助相變物質，其罐裝時內部真空度為0.1帕，在基本的相變溫度點30-50℃區(qū)間內以乙醇，丙酮，NaSO4.10H2O為主要的工作介質，隨著熱源的溫度的增加及工作時間的增加，熱量開始由丙酮汽化相變傳熱，同時NaSO4.10H2O采用固固相變傳熱，如果熱源的熱量逐漸增加或突然增加，此時系統(tǒng)的溫度也同時增加，水被汽化通過相變傳熱，當溫度達到69℃時，十八酸(飽和一元脂肪酸)開始發(fā)生相變蓄熱，使得系統(tǒng)被控制在70℃以下的溫度區(qū)間工作，保證電子器件在大功率使用(如計算機CPU超頻)時，仍使系統(tǒng)符合熱控制的要求，從而高效的保證系統(tǒng)的熱管理目標的實現(xiàn)。特別對于計算機、筆記本電腦等對空間和重量有要求的產(chǎn)品，可以采用此技術方法在符合要求的體積重量下仍可以完美的實現(xiàn)系統(tǒng)的熱管理熱控制的要求。
權利要求
1.一種流態(tài)化強化傳熱方法，其特征在于在基礎傳熱介質中加入顆粒度大于100nm的顆粒物質，使顆粒物質隨基礎傳熱介質一起流動，顆粒物的顆粒度及加入量應保證流動過程中不使流道堵塞。
2.如權利要求1所述的流態(tài)化強化傳熱方法，其特征在于在基礎傳熱介質中還加入輔助相變物質，該輔助相變物質的相變溫度處于基礎傳熱介質的工作溫度區(qū)間內且低于基礎傳熱介質在同一工作壓力下的相變點，在基礎傳熱介質傳熱的工作溫度區(qū)間內輔助相變物質進行相變傳熱。
3.如權利要求1或2所述的流態(tài)化強化傳熱方法，其特征在于所述的顆粒物質為金屬顆粒物和/或非金屬顆粒；
4.如權利要求1所述的流態(tài)化強化傳熱方法，其特征在于當傳熱過程中基礎傳熱介質無相變的液態(tài)時，基礎傳熱介質與顆粒物的體積比為100∶0.1-80，當基礎傳熱介質在傳熱過程中有相變時，基礎傳熱介質與顆粒物質的體積比為100∶0.01-90。
5.如權利要求2所述的流態(tài)化強化傳熱方法，其特征在于所述的輔助相變物質為固固相變物質或固液相變物質、液氣相變物質或其中兩種或兩種以上的混合物。
6.一種流態(tài)化多相傳熱介質，包括基礎傳熱介質，其特征在于在基礎傳熱介質中含有能夠與基礎傳熱介質一起在傳熱系統(tǒng)中流動且不會堵塞的顆粒物質，顆粒物的顆粒度大于100nm。
7.如權利要求6所述的流態(tài)化多相傳熱介質，其特征在于所述的基礎傳熱介質中還進一步含有輔助相變物質，該輔助相變物質的相變溫度處于基礎傳熱介質傳熱過程中溫度變化區(qū)間內且低于基礎傳熱介質在同一工作壓力下的相變點。
8.如權利要求6或7所述的流態(tài)化多相傳熱介質，其特征在于所述的顆粒物質為金屬顆粒物和/或非金屬顆粒。
9.如權利要求8所述的流態(tài)化強化傳熱方法，其特征在于當傳熱過程中基礎傳熱介質無相變的液態(tài)時，基礎傳熱介質與顆粒物的體積比為100∶0.1-80，當基礎傳熱介質在傳熱過程中有相變時，基礎傳熱介質與顆粒物質的體積比為100∶0.01-90。
10.如權利要求8所述的流態(tài)化多相傳熱介質，其特征在于所述的金屬顆粒物為金屬或金屬氧化物或鹽。
11.如權利要求8所述的流態(tài)化多相傳熱介質，其特征在于所述的非金屬顆粒物為塑料顆粒、玻璃顆粒、陶瓷顆粒、沙石顆粒中的一種或多種物質。
12.如權利要求7所述的流態(tài)化多相傳熱介質，其特征在于所述的輔助相變物質為固固相變物質或固液相變物質、液氣相變物質或其中兩種或兩種以上的混合物。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種流態(tài)化強化傳熱方法及流態(tài)化多相傳熱介質，通過在基礎傳熱介質中加入顆粒物質來強化傳熱過程。該種技術可以廣泛的應用于制冷空調、熱泵、熱管、供暖、內燃機的冷卻、電子器件、電力器件的冷卻，可以提高系統(tǒng)的整體的能源利用效率，改善系統(tǒng)的熱控制及熱管理的能力。
文檔編號C09K5/00GK1731069SQ20051010332
公開日2006年2月8日 申請日期2005年9月16日 優(yōu)先權日2005年9月16日
發(fā)明者李建民 申請人:李建民