一種熱工工質(zhì)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熱工工質(zhì)。
【背景技術(shù)】
[0002]實現(xiàn)熱能和機械能相互轉(zhuǎn)化的媒介物質(zhì)稱為工質(zhì)，依靠它在熱機中的狀態(tài)變化(如膨脹)才能獲得功，而做功通過工質(zhì)才能傳遞熱。
[0003]載能工質(zhì)是指由于本身狀態(tài)參數(shù)變化而能夠吸收或放出能量的介質(zhì)，即介質(zhì)是能量的載體。水蒸氣是最重要的載能工質(zhì)。
[0004]以上摘自百度百科。本文的“熱工工質(zhì)”，取以上載能工質(zhì)的含義。
[0005]在低溫?zé)嵩?指高于環(huán)境溫度150° C以內(nèi))的利用上，通常以溴化鋰水溶液、氨水、酒精水溶液作為工質(zhì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提出一種熱工工質(zhì)，以提高能效。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是:采用銨的碳酸鹽水溶液，包含碳酸銨和/或碳酸氫銨的水溶液。
[0008]即:一種熱工工質(zhì)，其特征是:包含銨的碳酸鹽水溶液。進一步的，還包含氨水、酒精兩者之任一。進一步的，還包含氨水和酒精。
[0009]本發(fā)明的有益效果:請參閱維基百科關(guān)于碳酸銨、碳酸氫銨的詞條，以及載于《廣州化工》2011年39卷第8期的《碳酸氫銨水溶液熱分解性能的研宄》(作者:張永寧，艾寧，計建炳)。分析可知，在一個全循環(huán)中，單位質(zhì)量銨的碳酸鹽水溶液可運載的最大能量包含:顯熱(溫升熱)、溶解熱、碳酸氫銨向碳酸銨的轉(zhuǎn)化反應(yīng)熱、碳酸銨分解熱、汽化熱。在種類和總量上都高于前述的現(xiàn)有工質(zhì)。而且全部物質(zhì)的沸點(或熱分解溫度)都較低?？梢允褂迷跓峁埽部墒褂迷诹黧w動力向電力的轉(zhuǎn)換循環(huán)中、以及熱源制冷(類似溴化鋰制冷)循環(huán)中。
【具體實施方式】
[0010]一種熱工工質(zhì)，其特征是:包含銨的碳酸鹽水溶液。進一步的，還包含氨水、酒精兩者之任一。進一步的，還包含氨水和酒精。
[0011]以下以本發(fā)明的熱工工質(zhì)在熱管上的應(yīng)用來說明其成分和濃度的選擇示例。
[0012]假設(shè)通過熱管從溫度為T° C的熱源取得熱量，來加熱水箱內(nèi)的水。熱管蒸發(fā)段置于熱源流體中，熱管冷凝段置于水箱內(nèi)，兩者分體設(shè)置并且有管道相互連通。假設(shè)熱管內(nèi)工作氣壓為I個大氣壓；熱管內(nèi)工質(zhì)全液態(tài)時的體積為100毫升。假設(shè)熱管蒸發(fā)段內(nèi)的液體溫度為Τ-5° C，定義為熱管工作溫度。
[0013]當(dāng)熱管工作溫度低于80° C時，可以按100毫升碳酸銨最高溶解度飽和溶液的含碳量，在室溫下，向100毫升水中加入前述含碳量的碳酸氫銨固體，成為過飽和碳酸氫銨溶液，取100毫升(更精確時請考慮溶液熱脹冷縮的因素，取略少于100毫升的量)作為工質(zhì)。碳酸氫銨固體的量可以向下移動。
[0014]如果要加入氨水和/或酒精，可以按現(xiàn)有技術(shù)的相應(yīng)濃度，取M毫升它/它們的水溶液，然后取上段所述的過飽和碳酸氫銨溶液100-M毫升，混合后作為工質(zhì)。優(yōu)選的，前述M的值和熱管工作溫度負(fù)相關(guān)；20° C時為M值最高然后不隨溫度降低而變化，此時M值可設(shè)為95或90。
[0015]當(dāng)熱管工作溫度高于80° C，而且工質(zhì)循環(huán)管路中含有易于阻塞的部分，則在前述基礎(chǔ)上降低碳酸氫銨固體的量，比如減為半量正負(fù)四分之一的區(qū)間。以避免管路被重結(jié)晶的鹽分阻塞。
[0016]在該假設(shè)的應(yīng)用中，以銨的碳酸鹽水溶液替代或者參與進現(xiàn)有的工質(zhì)，較之于現(xiàn)有的技術(shù)，在相同的熱源溫度和水箱溫度下，其熱管工作溫度比現(xiàn)有技術(shù)的較低(利于從熱源吸收熱量)，并且液態(tài)工質(zhì)中蘊含較多的在循環(huán)中可釋出的熱能。
[0017]實際的熱管工作溫度往往是一個溫度區(qū)間。所以本發(fā)明熱工工質(zhì)的銨的碳酸鹽濃度也在一個區(qū)間選定(不需考慮管路阻塞時優(yōu)先加入碳酸氫銨；氨水和/或酒精的量依照現(xiàn)有技術(shù)，按前述M與100-M的方式加入；以下是混合后的熱工工質(zhì)的銨的碳酸鹽的含碳量區(qū)間，而無論其中有沒有氨水、酒精):
比如:以常壓下單位體積碳酸銨水溶液最高溶解度飽和溶液的含碳量為基準(zhǔn)量，單位體積熱工工質(zhì)的銨的碳酸鹽的含碳量介于基準(zhǔn)量的1%?100%。
[0018]比如:以常壓下單位體積碳酸銨水溶液最高溶解度飽和溶液的含碳量為基準(zhǔn)量，單位體積熱工工質(zhì)的銨的碳酸鹽的含碳量介于基準(zhǔn)量的5%?100%。
[0019]比如:以常壓下單位體積碳酸銨水溶液最高溶解度飽和溶液的含碳量為基準(zhǔn)量，單位體積熱工工質(zhì)的銨的碳酸鹽的含碳量介于基準(zhǔn)量的10%?100%。
[0020]比如:以常壓下單位體積碳酸銨水溶液最高溶解度飽和溶液的含碳量為基準(zhǔn)量，單位體積熱工工質(zhì)的銨的碳酸鹽的含碳量介于基準(zhǔn)量的30%?100%。
[0021]比如:以常壓下單位體積碳酸銨水溶液最高溶解度飽和溶液的含碳量為基準(zhǔn)量，單位體積熱工工質(zhì)的銨的碳酸鹽的含碳量介于基準(zhǔn)量的50%?100%。
[0022]比如:以常壓下單位體積碳酸銨水溶液最高溶解度飽和溶液的含碳量為基準(zhǔn)量，單位體積熱工工質(zhì)的銨的碳酸鹽的含碳量介于基準(zhǔn)量的67%?100%。
[0023]比如:以常壓下單位體積碳酸銨水溶液最高溶解度飽和溶液的含碳量為基準(zhǔn)量，單位體積熱工工質(zhì)的銨的碳酸鹽的含碳量介于基準(zhǔn)量的85%?100%。
[0024]前述基準(zhǔn)量的設(shè)值:筆者尚未查閱到該值，以下是設(shè)值順序。
[0025]當(dāng)有公認(rèn)值時，從公認(rèn)值。
[0026]沒有公認(rèn)值時，取檢測值；檢測方法如下:自20.9° C至99.9° C溫度區(qū)間內(nèi)，溫度間隔1° C，分別恒溫靜置過飽和碳酸銨水溶液(比如5天)，分別過濾取單位體積的液體，分別完全蒸發(fā)(含分解)為氣體，分別檢測氣體中的含碳量，比較各個含碳量的值取其最大值，為檢測值。
[0027]沒有公認(rèn)值，且專利局不認(rèn)可前述檢測值時，取已知的最大值；比如前述維基百科碳酸銨詞條的溶解度值為“100g/100cm3(20° C)，于熱水中分解”，摩爾質(zhì)量為“96.09g*mol η’，加入C的原子量(取值12)計算，前述基準(zhǔn)量可設(shè)值為0.125g/毫升。
【主權(quán)項】
1.一種熱工工質(zhì)，其特征是:包含銨的碳酸鹽水溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱工工質(zhì)，其特征在于:還包含氨水、酒精兩者之任一。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱工工質(zhì)，其特征在于:還包含氨水和酒精。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?3之任一所述的一種熱工工質(zhì)，其特征在于:以常壓下單位體積碳酸銨水溶液最高溶解度飽和溶液的含碳量為基準(zhǔn)量，單位體積熱工工質(zhì)的銨的碳酸鹽的含碳量介于基準(zhǔn)量的1%?100%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?3之任一所述的一種熱工工質(zhì)，其特征在于:以常壓下單位體積碳酸銨水溶液最高溶解度飽和溶液的含碳量為基準(zhǔn)量，單位體積熱工工質(zhì)的銨的碳酸鹽的含碳量介于基準(zhǔn)量的5%?100%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1?3之任一所述的一種熱工工質(zhì)，其特征在于:以常壓下單位體積碳酸銨水溶液最高溶解度飽和溶液的含碳量為基準(zhǔn)量，單位體積熱工工質(zhì)的銨的碳酸鹽的含碳量介于基準(zhǔn)量的10%?100%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1?3之任一所述的一種熱工工質(zhì)，其特征在于:以常壓下單位體積碳酸銨水溶液最高溶解度飽和溶液的含碳量為基準(zhǔn)量，單位體積熱工工質(zhì)的銨的碳酸鹽的含碳量介于基準(zhǔn)量的30%?100%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1?3之任一所述的一種熱工工質(zhì)，其特征在于:以常壓下單位體積碳酸銨水溶液最高溶解度飽和溶液的含碳量為基準(zhǔn)量，單位體積熱工工質(zhì)的銨的碳酸鹽的含碳量介于基準(zhǔn)量的50%?100%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1?3之任一所述的一種熱工工質(zhì)，其特征在于:以常壓下單位體積碳酸銨水溶液最高溶解度飽和溶液的含碳量為基準(zhǔn)量，單位體積熱工工質(zhì)的銨的碳酸鹽的含碳量介于基準(zhǔn)量的67%?100%。
10.根據(jù)權(quán)利要求1?3之任一所述的一種熱工工質(zhì)，其特征在于:以常壓下單位體積碳酸銨水溶液最高溶解度飽和溶液的含碳量為基準(zhǔn)量，單位體積熱工工質(zhì)的銨的碳酸鹽的含碳量介于基準(zhǔn)量的85%?100%。
【專利摘要】一種熱工工質(zhì)，屬于熱力學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，為提高能效而發(fā)明。其特征是：包含銨的碳酸鹽水溶液。進一步的，還包含氨水、酒精兩者之任一。進一步的，還包含氨水和酒精。
【IPC分類】C09K5-16, C09K5-04
【公開號】CN104694085
【申請?zhí)枴緾N201510124045
【發(fā)明人】吳新祥
【申請人】吳新祥
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年3月22日