專利名稱：：超臨界流體的流態(tài)化強化傳熱方法及其傳熱工作介質(zhì)和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及利用超臨界流體的傳熱以及強化傳熱，對超臨界流體，采用流態(tài)化的方法進行強化傳熱，以及一種超臨界流體的流態(tài)化強化傳熱工作介質(zhì)，通過改善超臨界傳熱介質(zhì)的流動狀態(tài)達到強化傳熱的效果。
背景技術(shù)：
：流體作為傳熱工作介質(zhì)被廣泛的應(yīng)用于熱傳遞過程中，通過傳熱介質(zhì)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(zhì)傳熱過程中，一種主要方式是利用傳熱工作介質(zhì)相變傳熱。例如在制冷的空調(diào)、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(zhì)，這種介質(zhì)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(shè)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(zhì)封閉在一個密閉的容器內(nèi)，熱管內(nèi)的傳熱工作介質(zhì)也是發(fā)生液氣相變的物質(zhì)，在高溫區(qū)的蒸發(fā)端傳熱工作介質(zhì)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(zhì)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(lǐng)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(zhì)，通過傳熱工作介質(zhì)在供暖管道或換熱管道及換熱設(shè)備(例如暖氣或換熱器)內(nèi)的流動，從高溫處吸收熱量使溫度升高，在放熱設(shè)備內(nèi)放出熱量溫度降低，利用傳熱工作介質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(shù)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(shù)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(yīng)用的領(lǐng)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(zhì)稱為傳熱流體，為提高傳熱過程的傳熱效率以及傳熱介質(zhì)的傳熱能力，通常是通過改善傳熱流體的流動狀態(tài)或傳熱壁面，例如提高流速使超臨界流體其達到湍流狀態(tài)，或?qū)Q熱設(shè)備的傳熱壁面加工上具有擾流作用的結(jié)構(gòu)，來降低邊界層的厚度。但這樣會使傳熱設(shè)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(zhì)的傳熱能力的提高受到了限制。超臨界流體(SCF)指熱力學狀態(tài)處于"臨界點"以上的流體；即在臨界溫度和臨界壓力以上的流體，超臨界流體兼有液體和氣體的雙重特性,密度大、擴散系數(shù)大、粘度小、滲透性好；在臨界點附近流體的物理化學性質(zhì)隨溫度在臨界點附近流體的物理化學性質(zhì)隨溫度和壓力的變化極其敏感，在不改變化學組和壓力的變化極其敏感，在不改變化學組成的條件下，即可通過壓力調(diào)節(jié)流體性質(zhì)。超臨界流體技術(shù)自上世紀超臨界流體技術(shù)自上世紀70年代開始嶄露年代開始嶄露頭角，以其環(huán)保、高效等顯著優(yōu)勢輕松超頭角，以其環(huán)保、高效等顯著優(yōu)勢輕松超越傳統(tǒng)技術(shù)，迅速滲透到傳統(tǒng)技術(shù)，滲透到萃取分離、石油萃取分離、石油化工、化學工程、材料科學、生物技術(shù)化工、化學工程、材料科學、生物技術(shù)與醫(yī)藥、環(huán)境工程、納米技術(shù)等諸多領(lǐng)域，并成為這些領(lǐng)域發(fā)展的主導之一。然而，超臨界流體的傳熱性能的研究，僅限于將其作為一種流體進行研究，如作為一種流體，采用外界的特殊泵提供動力，來實現(xiàn)的流體傳熱；1985年10月，Nitsche和Straub在航天飛機內(nèi)一次實驗中意外發(fā)現(xiàn)，在一個封閉的腔體內(nèi)，流體的主流溫度隨壁溫改變很快，系統(tǒng)趨于熱平衡所用時間遠低于原先估計所需的時間，注意此時的傳熱過程，導熱非常微弱，對流受到抑制，輻射可以忽略，但熱能仍較快地從壁面?zhèn)鹘o主流，所以這里面蘊涵著一種新的傳熱機理，此后，一些實驗先后證實了這一奇異的傳熱現(xiàn)象，該傳熱現(xiàn)象被稱為活塞效應(yīng)，Zappoli指出"活塞效應(yīng)實質(zhì)上是一種熱聲效應(yīng)"，是導熱、對流和輻射以外的第四種傳熱機理。超臨界流體在超臨界點內(nèi)具有更高的傳熱性能，在一個封閉的腔體內(nèi)部，可以出現(xiàn)"活塞效應(yīng)"，使其具備"第四種傳熱"，將超臨界流體的特殊傳熱原理應(yīng)用于不同領(lǐng)域的傳熱應(yīng)用之中，就可以極大地提高傳熱方法的傳熱效能，增加更多的方法實現(xiàn)高效的傳熱。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種通過將超臨界流體流態(tài)化的方法達到利用超臨界流體進行強化傳熱的目的，使普通的超臨界流體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)明同時提供了該種傳熱介質(zhì)以及其應(yīng)用，在超臨界流體中，加入顆粒類物質(zhì)，構(gòu)成超臨界流態(tài)化強化傳熱介質(zhì)。同時，將該種工作介質(zhì)應(yīng)用于封閉、本封閉、密閉的腔體中，利用外界動力或依靠外界熱驅(qū)動實現(xiàn)熱流體的流動傳熱或依靠在密閉腔體內(nèi)的超臨界流體的熱波傳熱。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案-一種流態(tài)化強化傳熱方法，至少含有一種基礎(chǔ)超臨界流體，在基礎(chǔ)超臨界流體中加入顆粒度大于O.Olnrn的顆粒物質(zhì)，使顆粒物質(zhì)與超臨界流體一起傳熱，顆粒物的顆粒度及加入量應(yīng)保證傳熱過程中不使堵塞，超臨界流體保持超臨界狀態(tài)順利傳熱。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(yīng)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(chǔ)的超臨界流體中加入顆粒類物質(zhì)稱為將對超臨界流體流態(tài)化。所加入的顆粒物質(zhì)為至少下列一種A、固體顆粒類物質(zhì)，在基礎(chǔ)流態(tài)化物質(zhì)進入亞臨界或臨界狀態(tài)后，固體顆粒保持其固體的形態(tài)，分布在基礎(chǔ)超臨界流體內(nèi)，與超臨界流體傳熱，所述的顆粒物質(zhì)為金屬顆粒物和/或非金屬顆粒；B、液體物質(zhì)，在基礎(chǔ)流態(tài)化物質(zhì)進入亞臨界或臨界狀態(tài)后，液體物質(zhì)成為一種霧狀的顆粒類物質(zhì)，分布在超臨界流體內(nèi)，與超臨界流體一起共同進行傳熱。為進一步強化傳熱效果，在基礎(chǔ)超臨界流體中還加入輔助相變物質(zhì)，該輔助相變物質(zhì)的相變溫度處于超臨界流體的工作溫度區(qū)間內(nèi)，在超臨界流體傳熱的工作溫度區(qū)間內(nèi)輔助基礎(chǔ)超臨界流體進行相變傳熱。在基礎(chǔ)超臨界流體中加入輔助相變物質(zhì)，稱為將超臨界流體多相化。多相化后的基礎(chǔ)超臨界流體仍稱為基礎(chǔ)超臨界流體。超臨界流體與加入的每一種顆粒物的重量比為100:0.001-8000，超臨界流體與加入的每一種相變類物質(zhì)的重量比為100:0.001-5000。所述的輔助相變物質(zhì)為固固相變物質(zhì)或固液相變物質(zhì)、液氣相變物質(zhì)或其中兩種或兩種以上的混合物。本發(fā)明還提供了一種流態(tài)化多相傳熱介質(zhì)，包括超臨界流體，其特征在于使顆粒物質(zhì)與超臨界流體一起傳熱，顆粒物的顆粒度及加入量應(yīng)保證傳熱過程中不使堵塞，超臨界流體保持超臨界狀態(tài)順利傳熱，顆粒物的顆粒度O.Olnrn。氦、氫、氮、氨、氧、氟利昂(鹵代烴)、碳氫化合物(烴類)、甲醇、二氧化碳、二氧化氮、戊垸、己烷、庚垸、丁垸、乙烷、辛烷、環(huán)戊垸、環(huán)己烷、十氫化萘、四氯化碳、對二甲苯、甲苯、間二甲苯、乙苯、苯乙烯、鄰二甲苯、二硫化碳、a—蒎烯、四氫化萘、碳酸二乙酯、丁酸、二丁醚、丙酸、三氯乙烯、二丙醚、二異丙醚、丁酸丁酯、丁酸丁酯、乙醚、丁酸丙酯、丙酸丁酯、乙酸戊酯、氯仿、乙酸異戊酯、甲酸異戊酯、乙酸丁酯、丁酸乙酯、丙酸丙酯、氯苯、甲酸戊酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、乙酸、乙酸乙酯、乙酸甲酯、四氫呋喃、2-辛醇、甲酸甲酯、甲酸甲酯、2-甲基吡啶、1-辛醇、二氯乙垸、l-庚醇、甲基環(huán)已酮、3-戊醇、乳酸乙酯、甲基環(huán)己醇、吡啶、吡啶、苯甲醇、l-己醇、2-戊醇、l-戊醇、環(huán)已酮、2-丁醇、環(huán)己醇、l-丁醇、糠醇、丁酮、丙醇、丙酮、乙醇、硝基乙垸、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、硝基苯、硝基甲垸、喹啉、甜菜堿、乙二醇、甘油、糠醛、甲酸、水、甲酰胺、二甲基甲酰胺、萘、導熱油、聯(lián)苯、導熱姆、甲垸、氧化亞氮、氫氟碳化物、全氟碳化物、六氟化硫。優(yōu)選的工作介質(zhì)為二氧化碳，水、氨、二氧化氮，氟利昂、碳氫化合物。優(yōu)選溫室氣體為超臨界的傳熱介質(zhì)為二氧化碳，甲烷，氧化亞氮，氫氟碳化物，全氟碳化物，六氟化硫。所述的超臨界流體中還進一步含有輔助相變物質(zhì)，該輔助相變物質(zhì)的相變溫度處于超臨界流體傳熱過程中溫度變化區(qū)間內(nèi)。所述的顆粒物質(zhì)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(zhì)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Si02或綠柱石。所述的輔助相變物質(zhì)可以為固固相變物質(zhì)或固液相變物質(zhì)、液氣相變物質(zhì)或其中兩種或兩種以上的混合物。所述的液氣相變物質(zhì)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、乙垸、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(chǔ)傳熱物質(zhì)相同。所述的固固相變物質(zhì)可以為多元醇、PE(季戊四醇)、PG(2，2一二羥甲基丙醇)、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(zhì)。所述的固液相變物質(zhì)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(zhì)。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。在超臨界流體中，加入了顆粒類物質(zhì)以及相變類物質(zhì)，由于超臨界物質(zhì)的體積與氣體和液體相似，其有一個比較大的體積，因而在其中加入的強化傳熱物質(zhì)通常為固體和液體，因而可以根據(jù)需要加入更多的強化傳熱物質(zhì)，但是所加入的量，應(yīng)該能夠保證超臨界物質(zhì)具備較好的傳熱性能，而且保證其順利傳熱。超臨界流體與加入的每一種顆粒物的重量比為100:0.001-8000，超臨界流體與加入的每一種相變類物質(zhì)的重量比為100:0.001-5000。本發(fā)明中通過在超臨界流體中加入顆粒度大于O.Olnrn的顆粒物，使顆粒物質(zhì)與超臨界流體一起傳熱，顆粒物的顆粒度及加入量應(yīng)保證傳熱過程中不使堵塞，超臨界流體保持超臨界狀態(tài)順利傳熱，顆粒物隨超臨界流體傳熱時起到攪拌的作用，使超臨界流體達到湍流狀態(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(shè)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(zhì)，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超臨界流體的傳熱效率，此時顆粒物也成為一種傳熱介質(zhì)起到所述的超臨界流體，試驗表明，加入顆粒物后其傳熱效率明顯得到提高。對于超臨界流體在工作過程中發(fā)生相變傳熱的情況下，由于增加了輔助相變物質(zhì)，使得傳熱工作介質(zhì)的工作溫度范圍更廣，利用輔助相變物質(zhì)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，在超臨界流體中增加輔助相變物質(zhì)后，對于超臨界流體在傳熱過程中由于輔助相變物質(zhì)的存在，輔助相變物質(zhì)在吸熱端通過相變吸收更多的熱量，根據(jù)設(shè)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)的超臨界傳熱工作介質(zhì)的傳熱性能，特別對于有溫度控制的傳熱如空調(diào)、熱泵、電力、電子設(shè)備的發(fā)熱器件的溫度控制及動力設(shè)備如內(nèi)燃機的溫度控制，采用多相的超臨界工作介質(zhì)可以將熱源的高峰工作時的熱量儲存在輔助相變物質(zhì)中(即輔助相變物質(zhì)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(zhì)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)明的超臨界流體的流態(tài)化強化傳熱方法及其傳熱介質(zhì)，利用在超臨界流體中加入顆粒物質(zhì)來強化傳熱過程，從而使的傳統(tǒng)的傳熱介質(zhì)的性能得到極大的提高，并改善了傳統(tǒng)的超臨界傳熱介質(zhì)的傳熱能力；流態(tài)化的超臨界傳熱使的傳熱介質(zhì)可以在傳熱管道內(nèi)更好的傳熱并增加了工作介質(zhì)整體的傳熱能力,通過增加顆粒物可使傳熱系數(shù)提高5%-800%。同采用納米銅或鋁顆粒相比，不但本發(fā)明的顆粒物質(zhì)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(yīng)用前景。具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的超臨界流態(tài)化傳熱的強化傳熱方法及流態(tài)化多相傳熱工作介質(zhì)及其應(yīng)用作進一步說明，以助于理解本發(fā)明的內(nèi)容。實施例1應(yīng)用領(lǐng)域建筑供暖、發(fā)動機冷卻、電子器件液冷、機械和醫(yī)療設(shè)備溫度控制、航天、軍事。實施例1.1各組分構(gòu)成超臨界工作介質(zhì)二氧化碳，5000克；，臨界溫度31.3'C，臨界壓力7.29MPa，工作溫度區(qū)間30—120°C,工作壓力區(qū)間8—15MPa。加入的顆粒物為顆粒度為0.OOlmrn的銅5克、顆粒度為0.Olram的氧化銅50克、顆粒度為0.3mm的鋁100克。流態(tài)化強化傳熱方法是在超臨界流體二氧化碳加入顆粒度為顆粒度為0.OOlmm的銅10克、顆粒度為0.Olmm的氧化銅30克、顆粒度為0.3mm的鋁100克。使二氧化碳攜帶顆粒物質(zhì)一起傳熱，顆粒物強化了超臨界流體的傳熱及流動狀態(tài)。實施例1.2超臨界工作介質(zhì)二氧化碳，500克；，臨界溫度31.3。C，臨界壓力7.29MPa，工作溫度區(qū)間30—120°C，工作壓力區(qū)間8—15MPa。加入的顆粒物為顆粒度為1mm的塑料顆粒100克、顆粒度為2—5mm的沙石顆粒40克。實施例1.3超臨界工作介質(zhì)二氧化碳，500克；，臨界溫度3L3。C，臨界壓力7.29MPa，工作溫度區(qū)間30—120°C，工作壓力區(qū)間8—15MPa。輔助相變物質(zhì)為甲醇30克(汽化溫度為64.7-C)、乙醇40克(汽化溫度為78.3°C)加入的顆粒物質(zhì)為顆粒度為O.Olmm的銅30克以及顆粒度為0.001腿的玻璃顆粒20克。流態(tài)化強化傳熱方法是在換熱系統(tǒng)中的基礎(chǔ)傳熱二氧化碳中按加入顆粒度為0.Ol薩的銅30克、顆粒度為0.OOlmm的玻璃顆粒20克，以及液氣輔助相變傳熱物質(zhì)甲醇和乙醇，使二氧化碳攜帶顆粒物質(zhì)一起流動，顆粒物強化了超臨界流體的傳熱及流動狀態(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(zhì)，在溫度低于78.3。C時乙醇冷卻釋放潛熱，到溫度64.7t:時甲醇釋放潛熱，這樣實現(xiàn)了超臨界物與相變傳熱共同傳熱，提高了工作介質(zhì)的傳熱能力。實施例1.4超臨界工作介質(zhì)二氧化碳，500克；，臨界溫度31.3。C，臨界壓力7.29MPa，工作溫度區(qū)間30—120。C，工作壓力區(qū)間8—15MPa。輔助相變傳熱物質(zhì)為2，2—二羥甲基丙醇(PG)100克，其相變溫度為81.76'C，轉(zhuǎn)變焓172.458J/G;加入的顆粒物質(zhì)包括顆粒度為0.Olmm的玻璃顆粒20克、以及顆粒度為0.lmm的鋁600克。流態(tài)化強化傳熱方法是在換熱系統(tǒng)中的基礎(chǔ)傳熱二氧化碳中按加入顆粒度為0.Olmm的玻璃顆粒20克、顆粒度為0.lmm的鋁顆粒600克，以及固固相變輔助相變傳熱物質(zhì)PG，顆粒物強化了超臨界流體的傳熱及流動狀態(tài)，同時在加熱端，隨著溫度的升高，PG發(fā)生轉(zhuǎn)化吸收熱量，溫度低于81.76。C時PG發(fā)生轉(zhuǎn)化釋放熱量，使傳熱介質(zhì)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超臨界工作介質(zhì)二氧化碳，500克；，臨界溫度3L3。C，臨界壓力7.29MPa，工作溫度區(qū)間30—12(TC,工作壓力區(qū)間8—15MPa輔助相變物質(zhì)為AL(N03)3'91120共800克，其相變溫度卯。C，熔解熱135.9J/G三羥甲基乙烷1000克，其相變溫度8(TC，熔解熱309J/G加入的顆粒物質(zhì)為顆粒度為0.Olmm的玻璃顆粒12克顆粒度為0.lrran的鋁1330克顆粒度為lmm的四氧化三鐵110克。實施例2應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)動機冷卻，太陽能中高利用、工業(yè)余熱回收、發(fā)動機尾氣回收，機械、醫(yī)療設(shè)備熱控制；<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>工作溫度，30—400。C，壓力，5—100bar，在本例中以下的實施例中都是在此超臨界傳熱介質(zhì)中加入其它的強化傳熱的物質(zhì)。實施例2.1加入的顆粒物為顆粒度為0.Olmm的銅1克及顆粒度為0.lmm的氧化銅1000克、顆粒度為0.03mm的鋁10克。實施例2.2加入的顆粒類物質(zhì)為顆粒度為0.OOlmm的玻璃顆粒300克、顆粒度為0.Olmrn的沙石顆粒20克構(gòu)成的顆粒物，還含有下列輔助傳熱物質(zhì)顆粒度為lOlnm的線性低密度聚乙烯(LLDPE)120克，其相變溫度126aC，相變焓157J/G;以及顆粒度為llOnm的高密度聚乙烯(HDPE)105克，相變溫度133"C，相變?yōu)?12J/G。實施例2.3加入的輔助相變傳熱物質(zhì)為LiN03(體積比42%)+KN03(體積比58%)共103克，相變溫度120"C，相變焙151J/G;加入的顆粒類物質(zhì)為顆粒度為0.01mm的銅888克和顆粒度為0.01mm的沙石顆粒57克。實施例3應(yīng)用領(lǐng)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(shè)備溫度控制，建筑供暖，醫(yī)療設(shè)備溫度控制，航天、軍事；基礎(chǔ)超臨界傳熱介質(zhì)水，5000克工作溫度374-600°C，工作壓力22-50MPa，在本例中以下的案例都是在此超臨界傳熱介質(zhì)中加入其它的強化傳熱的物質(zhì)。實施例3.1加入的顆粒類物質(zhì)為l-10mm顆粒度的銅512克、顆粒度為l-100mm的鋁1200克。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(chǔ)工作介質(zhì)的流量，選擇加入的金屬顆粒的直徑，以可以使其超臨界的流體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超臨界水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加入顆粒度為0.l-10mm的沙石顆粒1000克。實施例3.3輔助相變傳熱物質(zhì)為純聚乙二醇(PEG)170克，相變溫度328°C，相變焓185J/G;和高密度聚乙烯(HDPE)580克，相變溫度133°C，相變焓212J/G。加入的顆粒類物質(zhì)為顆粒度O.卜lOmm的沙石顆粒180克和顆粒度為1-10mm的銅590克。實施例3.4輔助相變傳熱物質(zhì)為LiCl-KCl共133克，其相變溫度為352°C，熔解熱117.8J/G;以及NaCl-NaN03共3022克，相變溫度為29(TC，熔解熱247J/G。顆粒物質(zhì)采用顆粒度為0.1-10mm的玻璃顆粒554克及顆粒度為l-10mm的銅1522克。實施例4應(yīng)用領(lǐng)域制冷空調(diào)、熱泵<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>工作溫度，40-180。C。工作壓力7.29-35MPa在本例中以下的實施例中都是在此超臨界傳熱介質(zhì)中加入其它的強化傳熱的物質(zhì)。實施例4.1顆粒度為0.001-lmm的銅100克，顆粒度為0.01-lmm的鋁4克。實施例4.2顆粒度為0.001-lmm的沙石顆粒1000克。實施例4.3液氣相變輔助相變傳熱物質(zhì)為Fll有180克及F22有100克；加入的顆粒類物質(zhì)為顆粒度為0.001-lmm的銅120克、顆粒度為0.001-lmm的蓄熱陶瓷121克。實施例4.4固液(液固)輔助相變傳熱物質(zhì)為CaCl2'6H20共104克，其相變溫度為58i:，潛熱值為250KJ/KG，還有Na2SO3'10H2O(加入適量氧化納)201克，其相變溫度為17-27°C，潛熱值246KJ/KG;加入的顆粒類物質(zhì)為顆粒度為0.001-lrnrn的蓄熱陶瓷512克及顆粒度為0.01-lmm的鋁422克。實施例4.5固固相變輔助相變傳熱物質(zhì)為PG30Q/。+NPG70y。共250克，相變溫度31-8rC，相變?yōu)?3-42KJ/KG;加入的顆粒類物質(zhì)為顆粒度0.001-lmm的蓄熱陶瓷430克及顆粒度0.001-lmm的鋁402克。實施例5應(yīng)用領(lǐng)域熱管、封閉腔體的傳熱元件，包括熱管散熱器、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，航天，軍事基礎(chǔ)傳熱介質(zhì)二氧化碳，1000克工作溫度，31-300°C，工作壓力7-20MPa，在本例中以下的實施例中都是在此超臨界傳熱介質(zhì)中加入其它的強化傳熱的物質(zhì)。實施例5.1加入的顆粒物為顆粒度0.0001-10mm的銅300克、顆粒度0.001-10mm的鋁6122克。實施例5.2加入的顆粒物為顆粒度0.001-10mm的沙石顆粒400克以及顆粒度0.0001-lOmm的玻璃顆粒600克。實施例5.3加入的輔助傳熱工作介質(zhì)為液氣相變物質(zhì)為丙酮350克及乙醇404克，丙酮的正常沸點56°C，乙醇的正常沸點78°C;加入的顆粒物質(zhì)為顆粒度0.0001-10mm的銅500克及顆粒度0.001-10mm的鋁300、顆粒度0.0001-lOmm的玻璃顆粒400克、顆粒度0.0001-10mm的陶瓷蓄熱材料600克。在工作過程中，首先當二氧化碳處于超臨界狀態(tài)后，丙酮開始汽化相變傳熱，在其所有的工作介質(zhì)完全汽化后溫度升高，乙醇開始汽化相變傳熱，通過調(diào)整不同的重量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加入的輔助傳熱工作介質(zhì)為AMP250克，轉(zhuǎn)變溫度56.96-C，轉(zhuǎn)變焓114KJ/KG，同時還加入有PG30°/。+NPG70%(二元體系結(jié)構(gòu))550克，轉(zhuǎn)變溫度為40-8rC，轉(zhuǎn)變焓27-85KJ/KG。加入的顆粒類物質(zhì)為顆粒度為0.0001-10mm的銅455克、顆粒度為0.001-lOnnn的鋁453克、顆粒度為O.OOO卜IO咖的玻璃顆粒230克、顆粒度0.OOOl-lOmm的陶瓷蓄熱材料340克。其主要輔助相變物質(zhì)為PG30%+NPG70%(二元體系結(jié)構(gòu))，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°C，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加入的液氣及固固相變物質(zhì)以及顆粒物，加入的液氣相變物質(zhì)為乙醇1020克，正常沸點78t:，以及丙酮1330克，正常沸點56。C;固固相變物質(zhì)為NaSO(10H2O計為1250克，相變溫度為32°C，熔解潛熱為250KJ/KG，以及十八酸(飽和一元脂肪酸)30克，相變溫度為69.9°C，熔解潛熱為63KJ/MOL。加入的顆粒類物質(zhì)為顆粒度0.00001-10mm的銅3克和顆粒度0.00001-lOmra的鋁5克、顆粒度0.0001-10mm的玻璃顆粒1-10克、顆粒度0.0001-10mm陶瓷蓄熱材料為20克。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(chǔ)超臨界物質(zhì)為二氧化碳，同時采用兩種液氣相變和固固相變物質(zhì)為輔助相變物質(zhì)，其灌裝時內(nèi)部真空度為0.001帕，在基本的相變溫度點30-5(TC區(qū)間內(nèi)以乙醇，丙酮，NaSO4.10H2O為主要的工作介質(zhì)，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，當溫度達到69"C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7(TC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(shù)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(quán)利要求1、一種超臨界流體的流態(tài)化強化傳熱方法，其特征在于至少含有一種基礎(chǔ)超臨界流體，在基礎(chǔ)超臨界流體中加入顆粒度大于0.01nm的顆粒物質(zhì)，使顆粒物質(zhì)與超臨界流體一起傳熱，顆粒物的顆粒度及加入量應(yīng)保證傳熱過程中不使堵塞，超臨界流體保持超臨界狀態(tài)順利傳熱。2、如權(quán)利要求1所述的超臨界流體的流態(tài)化強化傳熱方法，其特征在于所加入的顆粒物質(zhì)為至少下列一種A、固體顆粒類物質(zhì)，在基礎(chǔ)流態(tài)化物質(zhì)進入亞臨界或臨界狀態(tài)后，固體顆粒保持其固體的形態(tài)，分布在基礎(chǔ)超臨界流體內(nèi)，與超臨界流體傳熱，所述的顆粒物質(zhì)為金屬顆粒物和/或非金屬顆粒；B、液體物質(zhì)，在基礎(chǔ)流態(tài)化物質(zhì)進入亞臨界或臨界狀態(tài)后，液體物質(zhì)成為一種霧狀的顆粒類物質(zhì)，分布在超臨界流體內(nèi)，與超臨界流體一起共同進行傳熱。3、如權(quán)利要求1所述的超臨界流體的流態(tài)化強化傳熱方法，其特征在于在基礎(chǔ)超臨界流體中還加入輔助相變物質(zhì)，該輔助相變物質(zhì)的相變溫度處于超臨界流體的工作溫度區(qū)間內(nèi)，在超臨界流體傳熱的工作溫度區(qū)間內(nèi)輔助基礎(chǔ)超臨界流體進行相變傳熱。4、如權(quán)利要求3所述的超臨界流體的流態(tài)化強化傳熱方法，其特征在于所述的輔助相變物質(zhì)為固固相變物質(zhì)或固液相變物質(zhì)、液氣相變物質(zhì)或其中兩種或兩種以上的混合物。5、一種超臨界流體的流態(tài)化強化傳熱介質(zhì)，包括超臨界流體，其特征在于在超臨界流體中含有能夠與超臨界流體一起進行傳熱且不會堵塞的顆粒物質(zhì)，顆粒物的顆粒度大于O.Olnm。6、如權(quán)利要求5所述的超臨界流體的流態(tài)化強化傳熱介質(zhì)，其特征在于超臨界流體選擇自下列一種或多種氦、氫、氮、氨、氧、氟利昂(鹵代烴)、碳氫化合物(烴類)、甲醇、二氧化碳、二氧化氮、戊垸、己烷、庚烷、丁垸、乙垸、辛垸、環(huán)戊烷、環(huán)己垸、十氫化萘、四氯化碳、對二甲苯、甲苯、間二甲苯、乙苯、苯乙烯、鄰二甲苯、二硫化碳、a—蒎烯、四氫化萘、碳酸二乙酯、丁酸、二丁醚、丙酸、三氯乙烯、二丙醚、二異丙醚、丁酸丁酯、丁酸丁酯、乙醚、丁酸丙酯、丙酸丁酯、乙酸戊酯、氯仿、乙酸異戊酯、甲酸異戊酯、乙酸丁酯、丁酸乙酯、丙酸丙酯、氯苯、甲酸戊酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、乙酸、乙酸乙酯、乙酸甲酯、四氫呋喃、2-辛醇、甲酸甲酯、甲酸甲酯、2-甲基吡啶、l-辛醇、二氯乙烷、l-庚醇、甲基環(huán)已酮、3-戊醇、乳酸乙酯、甲基環(huán)己醇、吡啶、吡啶、苯甲醇、l-己醇、2-戊醇、l-戊醇、環(huán)已酮、2-丁醇、環(huán)己醇、l-丁醇、糠醇、丁酮、丙醇、丙酮、乙醇、硝基乙烷、1，2-丙二醇、1,3-丙二醇、硝基苯、硝基甲烷、喹啉、甜菜堿、乙二醇、甘油、糠醛、甲酸、水、甲酰胺、二甲基甲酰胺、萘、導熱油、聯(lián)苯、導熱姆、甲垸、氧化亞氮、氫氟碳化物、全氟碳化物、六氟化硫。優(yōu)選的工作介質(zhì)為二氧化碳，水、氨、二氧化氮，氟利昂(鹵代烴)，碳氫化合物(烴類)。優(yōu)選溫室氣體為超臨界的傳熱介質(zhì)為二氧化碳，甲烷，氧化亞氮，氫氟碳化物，全氟碳化物，六氟化硫。7、如權(quán)利要求5所述的超臨界流體的流態(tài)化強化傳熱介質(zhì)，其特征在于所述的超臨界流體中還進一步含有輔助相變物質(zhì)，該輔助相變物質(zhì)的相變溫度處于超臨界流體傳熱過程中溫度變化區(qū)間內(nèi)。8、如權(quán)利要求5所述的超臨界流體的流態(tài)化強化傳熱介質(zhì)，其特征在于所述的顆粒物質(zhì)為固體顆粒類物質(zhì)和/或液體顆粒物質(zhì)，固體顆粒物質(zhì)由金屬顆粒物和/或非金屬顆粒組成，液體顆粒物質(zhì)在基礎(chǔ)超臨界物質(zhì)進入亞臨界和或/和超臨界狀態(tài)后成為霧狀的顆粒類物質(zhì)。9、如權(quán)利要求8所述的超臨界流體的流態(tài)化強化傳熱介質(zhì)，其特征在于超臨界流體與加入的每一種顆粒物的重量比為100:0.001-8000，超臨界流體與加入的每一種相變類物質(zhì)的重量比為100:0.001-5000。10、如權(quán)利要求8所述的超臨界流體的流態(tài)化強化傳熱介質(zhì)，其特征在于所述的金屬顆粒物為金屬或金屬氧化物或鹽；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(zhì)；所述的輔助相變物質(zhì)為固固相變物質(zhì)或固液相變物質(zhì)、液氣相變物質(zhì)或其中兩種或兩種以上的混合物。11、一種超臨界流體的流態(tài)化強化傳熱介質(zhì)應(yīng)用，包括超臨界流體，其特征至少下列一種應(yīng)用A、作為一種超臨界傳熱流體進行應(yīng)用；B、放置在一個封閉的腔體內(nèi)進行應(yīng)用。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(zhì)，通過在超臨界流體中加入顆粒物質(zhì)來強化傳熱過程。該種技術(shù)可以廣泛的應(yīng)用于制冷空調(diào)、熱泵、熱管、供暖、內(nèi)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F28D13/00GK101285657SQ200710048829公開日2008年10月15日申請日期2007年4月9日優(yōu)先權(quán)日2007年4月9日發(fā)明者李建民申請人:李建民