本發(fā)明涉及傳熱
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種超能傳熱工質(zhì)、超能導(dǎo)熱元件及其制作方法。
背景技術(shù)：
：人類活動處處需要能源，利用能源的基本方式是將化學(xué)能、核能等轉(zhuǎn)化為熱能，再轉(zhuǎn)化為其他能量，或直接利用熱能，因此傳熱效率的高低，對能源利用效率有很大影響。同時，在能量使用過程中，摩擦生熱、電阻生熱等現(xiàn)象大量存在，又需要高效率散熱。傳統(tǒng)的傳熱技術(shù)，傳熱效率低、傳熱速度慢、熱量損耗大、溫度傳遞降低、安全度低、工作范圍窄，超能傳熱技術(shù)解決了傳統(tǒng)傳熱技術(shù)的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了傳熱效率高、傳熱速度快、熱量損耗極低、低壓運(yùn)行安全、工作范圍廣的特點(diǎn)。在傳統(tǒng)傳熱領(lǐng)域，熱管技術(shù)是目前被廣泛應(yīng)用于不同行業(yè)的先進(jìn)技術(shù)，其導(dǎo)熱性能比銀、銅、鋁等可傳遞幾個數(shù)量級的熱量。熱管技術(shù)的性能有：1、很高的導(dǎo)熱性、熱阻小。2、優(yōu)良的保溫性。3、熱流密度可變性：改變熱管面積，可改變熱流密度。4、熱流方向的可逆性。5、熱二極管及熱開關(guān)性能。6、溫度可控性。7、環(huán)境適應(yīng)性。技術(shù)難點(diǎn)及缺陷為：1、產(chǎn)生不凝性氣體，工作液體的管壁材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。2、管內(nèi)工作液體物理性惡化，在一定溫度下，將會改變其物理性能，某些工質(zhì)性能將不穩(wěn)定，適應(yīng)溫度范圍小。3、管殼材料的腐蝕或被溶解。超能傳熱技術(shù)具有傳統(tǒng)傳熱技術(shù)所擁有的優(yōu)良技術(shù)特征，并彌補(bǔ)了其缺陷，傳熱性能大幅提高，經(jīng)實(shí)際檢測和工程應(yīng)用表明：超能傳熱管完全可以取代傳統(tǒng)熱管。經(jīng)多方檢測和實(shí)踐應(yīng)用，超能傳熱管具有非常優(yōu)秀的熱傳導(dǎo)能力，可使熱能幾乎無熱阻傳遞，其軸向熱流密度為8.4×106W/m2，徑向熱流密度為4.3×104W/m2，有效導(dǎo)熱系數(shù)為3.2×106W/mk，熱傳導(dǎo)能力超過金屬中傳熱最快的白銀的7700倍以上。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明提供了一種超能傳熱工質(zhì)、超能導(dǎo)熱元件及其制作方法。傳統(tǒng)熱管是利用相變原理實(shí)現(xiàn)對熱能的較高傳輸，但有諸多缺陷；超能傳熱元件既有相變原理傳熱，又有微粒子高速運(yùn)動傳熱，從而大幅提高傳熱能力，同時彌補(bǔ)了傳熱熱管的一些缺點(diǎn)。按不同比例配置的超能傳熱工質(zhì)，無毒無污染，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，使用壽命持久，對相應(yīng)容器如金屬或非金屬無腐蝕，大幅延長了傳熱元件的實(shí)際使用壽命；同時，擴(kuò)大了傳熱的適用溫度范圍，降低了工作狀態(tài)的壓強(qiáng)，提高了使用安全性，大為拓展了熱管的應(yīng)用能力。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：本發(fā)明的超能傳熱工質(zhì)是在一種或幾種普通傳熱介質(zhì)中加入一種或幾種無機(jī)鹽；所述的普通傳熱介質(zhì)是鈉、萘、鉀、銫、導(dǎo)熱油、水、汞、丙酮、氨、甲醇、乙醇、F-22(一氯二氟甲烷)、乙烷、氮、聯(lián)苯或?qū)崮?；所述的無機(jī)鹽是四氧化三錳、氧化鈷、綠柱石、鈷藍(lán)、硼酸鎘、硼酸鎢鎘、鈦酸鉀、碳化硼、氧化鉭、四氧化三鐵、二氧化鈦、二氧化硅、二氧化鋯、三氧化鋯、鉻酸鍶、偏鋁酸鋰、重鉻酸鈉、重鉻酸鉀、氧化鈦、氧化釔、氧化鈹、氧化鐿、氧化鏑、氧化硼、氧化硅或氧化鋁。普通傳熱介質(zhì)中水對無機(jī)鹽的要求是至少包含重鉻酸鈉、重鉻酸鉀、綠柱石、鈷藍(lán)、氧化鏑、二氧化鋯、鉻酸鍶或四氧化三錳中的一種或幾種；普通傳熱介質(zhì)中導(dǎo)熱油對無機(jī)鹽的要求是至少包含氧化鈹、鈷藍(lán)、二氧化鋯、偏鋁酸鋰、碳化硼、四氧化三錳、氧化硼或氧化釔中的一種或幾種；普通傳熱介質(zhì)中乙醇對無機(jī)鹽的要求是至少包含鉻酸鍶、四氧化三錳、重鉻酸鉀、重鉻酸鈉、氧化鈷、鈦酸鉀或綠柱石中的一種或幾種；普通傳熱介質(zhì)中鉀對無機(jī)鹽的要求是至少包含綠柱石、氧化鉭、二氧化鋯、硼酸鎢鎘、鈷藍(lán)、二氧化鈦、四氧化三鐵、氧化鐿、二氧化硅或氧化硼中的一種或幾種；普通傳熱介質(zhì)中鈉對無機(jī)鹽的要求是至少包含硼酸鎢鎘、綠柱石、鈷藍(lán)、氧化鈦、二氧化鋯、四氧化三鐵、氧化鉭、氧化硅、四氧化三錳或氧化鈹中的一種或幾種；普通傳熱介質(zhì)中銫對無機(jī)鹽的要求是至少包含鈦酸鉀、四氧化三錳、氧化硼、二氧化鋯、綠柱石或四氧化三鐵中的一種或幾種；普通傳熱介質(zhì)中萘對無機(jī)鹽的要求是至少包含氧化硼、二氧化鋯、綠柱石、四氧化三鐵、鈷藍(lán)、氧化鈷、硼酸鎘、氧化鏑或氧化鈦中的一種或幾種；普通傳熱介質(zhì)中汞對無機(jī)鹽的要求是至少包含鈦酸鉀、四氧化三錳、氧化硼、二氧化鋯、鈷藍(lán)、氧化鈷、硼酸鎢鎘、氧化鏑或氧化鈦中的一種或幾種；普通傳熱介質(zhì)中丙酮對無機(jī)鹽的要求是至少包含鈦酸鉀、四氧化三錳、氧化硼、二氧化鋯、綠柱石、四氧化三鐵、鈷藍(lán)、氧化鈷或硼酸鎢鎘中的一種或幾種；普通傳熱介質(zhì)中氨對無機(jī)鹽的要求是至少包含鈦酸鉀、四氧化三錳、氧化硼、二氧化鋯、綠柱石、四氧化三鐵、硼酸鎢鎘、氧化鏑或氧化鈦中的一種或幾種；普通傳熱介質(zhì)中甲醇對無機(jī)鹽的要求是至少包含四氧化三錳、氧化硼、二氧化鋯、綠柱石、四氧化三鐵、鈷藍(lán)、氧化鈷、硼酸鎢鎘、氧化鏑或氧化鈦中的一種或幾種；普通傳熱介質(zhì)中乙烷對無機(jī)鹽的要求是至少包含鈦酸鉀、四氧化三錳、氧化硼、二氧化鋯、綠柱石、四氧化三鐵、鈷藍(lán)、氧化鈷、氧化鏑或氧化鈦中的一種或幾種；普通傳熱介質(zhì)中氮對無機(jī)鹽的要求是至少包含鈦酸鉀、四氧化三錳、氧化硼、綠柱石、四氧化三鐵、鈷藍(lán)、氧化鈷、硼酸鎢鎘、氧化鏑或氧化鈦中的一種或幾種；普通傳熱介質(zhì)中F-22對無機(jī)鹽的要求是至少包含鈦酸鉀、四氧化三錳、二氧化鋯、綠柱石、四氧化三鐵、鈷藍(lán)、氧化鈷或氧化鈦中的一種或幾種。普通傳熱介質(zhì)中鈉，水和氨對無機(jī)鹽的要求是至少包含綠柱石、鈦酸鉀、硼酸鎢鎘、鈷藍(lán)或二氧化鈦中的一種或幾種。普通傳熱介質(zhì)中聯(lián)苯和導(dǎo)熱姆對無機(jī)鹽的要求是至少包含綠柱石、四氧化三錳、鈷藍(lán)、氧化鈷、氧化鈹、二氧化鈷、硼酸鎢鎘、二氧化鈦、二氧化硅、四氧化三鐵、氧化鐿或氧化鏑中的一種或幾種。作為優(yōu)選的技術(shù)方案之一：本發(fā)明的超能傳熱工質(zhì)是由以下重量份的成分組成：水1000份、二氧化鋯2.0～2.5份，重鉻酸鉀1.5～1.7份，鈷藍(lán)1.0～1.5份，四氧化三錳2.2～2.3份，氧化鏑0.3～0.6份，重鉻酸鈉0.8～1.0份，鉻酸鍶2.5～3.0份，綠柱石0.6～0.9份。作為優(yōu)選的技術(shù)方案之二：本發(fā)明的超能傳熱工質(zhì)是由以下重量份的成分組成：乙醇1000份、氧化鈷2.0～2.3份，鉻酸鍶0.3～0.7份，四氧化三錳2.0～2.2份，重鉻酸鉀0.6～1.0份，鈦酸鉀0.2～0.4份，重鉻酸鈉1.0～1.3份，綠柱石0.3～0.6份。作為優(yōu)選的技術(shù)方案之三：本發(fā)明的超能傳熱工質(zhì)是由以下重量份的成分組成：水10份、鈉40份、氨60份、綠柱石0.7份，鈦酸鉀0.2～0.4份，硼酸鎢鎘0.5份，鈷藍(lán)1.6份，二氧化鈦3.0份。作為優(yōu)選的技術(shù)方案之四：本發(fā)明的超能傳熱工質(zhì)是由以下重量份的成分組成：聯(lián)苯30份、導(dǎo)熱姆110份、綠柱石3.2份，四氧化三錳3.0份，鈷藍(lán)3.8份，二氧化鈦1.5～1.7份，二氧化鋯2.0～2.5份，氧化鐿0.2～0.4份。本發(fā)明的超能導(dǎo)熱元件，其中含有如上所述的超能傳熱工質(zhì)。本發(fā)明的超能導(dǎo)熱元件的制作方法的具體步驟如下：首先，往普通傳熱介質(zhì)中加入無機(jī)鹽，混合得到超能傳熱介質(zhì)；其次，將超能傳熱介質(zhì)進(jìn)行熱處理；最后，在真空或加熱狀態(tài)下將超能傳熱介質(zhì)灌裝到中空密封的容器中，密封，即得到超能導(dǎo)熱元件。本發(fā)明為傳熱領(lǐng)域提供了一種新的超能傳熱方式，即一種新的超能傳熱元件，也即超能傳熱工質(zhì)放在傳熱裝置內(nèi)，快速而有效的傳熱。獨(dú)立的(管狀、夾層板狀及組合狀等)容器內(nèi)加入超能傳熱工質(zhì)后，經(jīng)過真空處理、密封就構(gòu)成了超能傳熱元件。超能傳熱元件在熱能傳導(dǎo)過程中介質(zhì)受熱激發(fā)產(chǎn)生的微粒進(jìn)行高速運(yùn)動，不僅實(shí)現(xiàn)熱能的超高效傳導(dǎo)，而且工質(zhì)中所蘊(yùn)含的部分能量也會以熱能的形式釋放出來。本發(fā)明的積極效果如下：本發(fā)明將普通傳熱介質(zhì)和無機(jī)鹽按不同比例配制，得到超能傳熱工質(zhì)，無毒無污染，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，使用壽命持久，對相應(yīng)容器如金屬或非金屬無腐蝕，大幅延長了傳熱元件的實(shí)際使用壽命。經(jīng)工程應(yīng)用的實(shí)踐檢驗(yàn)，超能傳熱介質(zhì)的實(shí)際工程應(yīng)用技術(shù)穩(wěn)定性也顯著優(yōu)于其他水溶無機(jī)鹽傳熱介質(zhì)。本發(fā)明的超能傳熱工質(zhì)大幅提高了普通傳熱工質(zhì)的傳熱能力，可使熱能幾乎無熱阻傳遞；增加了傳熱效率，使熱效率接近于100％；擴(kuò)大了傳熱的適用溫度范圍，降低了工作狀態(tài)的壓強(qiáng)，提高了使用安全性。附圖說明圖1是本發(fā)明的超能導(dǎo)熱元件的剖視圖。圖2是本發(fā)明的超能導(dǎo)熱元件的俯視圖。具體實(shí)施方式下面的實(shí)施例是對本發(fā)明的進(jìn)一步詳細(xì)描述。實(shí)施例1本發(fā)明的超能傳熱工質(zhì)是由以下重量份的成分組成：在1000份水中加入：二氧化鋯2.3份，重鉻酸鉀1.6份，鈷藍(lán)1.3份，四氧化三錳2.25份，氧化鏑0.5份，重鉻酸鈉0.9份，鉻酸鍶2.8份，綠柱石0.8份。本發(fā)明的超能導(dǎo)熱元件的制作方法的具體步驟如下：首先，往普通傳熱介質(zhì)中加入無機(jī)鹽，混合得到超能傳熱介質(zhì)；其次，將超能傳熱介質(zhì)進(jìn)行熱處理；最后，在真空或加熱狀態(tài)下將超能傳熱介質(zhì)灌裝到中空密封的容器中，密封，即得到超能導(dǎo)熱元件。實(shí)施例2本發(fā)明的超能傳熱工質(zhì)是由以下重量份的成分組成：在1000份水中加入：二氧化鋯2.0份，重鉻酸鉀1.7份，鈷藍(lán)1.0份，四氧化三錳2.3份，氧化鏑0.3份，重鉻酸鈉1.0份，鉻酸鍶2.5份，綠柱石0.9份。本發(fā)明的超能導(dǎo)熱元件的制作方法同實(shí)施例1。實(shí)施例3本發(fā)明的超能傳熱工質(zhì)是由以下重量份的成分組成：在1000份水中加入：二氧化鋯2.5份，重鉻酸鉀1.5份，鈷藍(lán)1.5份，四氧化三錳2.2份，氧化鏑0.6份，重鉻酸鈉0.8份，鉻酸鍶3.0份，綠柱石0.6份。本發(fā)明的超能導(dǎo)熱元件的制作方法同實(shí)施例1。實(shí)施例4本發(fā)明的超能傳熱工質(zhì)是由以下重量份的成分組成：在1000份乙醇中加入：氧化鈷2.0份，鉻酸鍶0.7份，四氧化三錳2.0份，重鉻酸鉀1.0份，鈦酸鉀0.2份，重鉻酸鈉1.3份，綠柱石0.3份。本發(fā)明的超能導(dǎo)熱元件的制作方法同實(shí)施例1。實(shí)施例5本發(fā)明的超能傳熱工質(zhì)是由以下重量份的成分組成：在1000份乙醇中加入：氧化鈷2.3份，鉻酸鍶0.3份，四氧化三錳2.2份，重鉻酸鉀0.6份，鈦酸鉀0.4份，重鉻酸鈉1.0份，綠柱石0.6份。本發(fā)明的超能導(dǎo)熱元件的制作方法同實(shí)施例1。實(shí)施例6本發(fā)明的超能傳熱工質(zhì)是由以下重量份的成分組成：在1000份乙醇中加入：氧化鈷2.2份，鉻酸鍶0.5份，四氧化三錳2.1份，重鉻酸鉀0.8份，鈦酸鉀0.3份，重鉻酸鈉1.2份，綠柱石0.5份。本發(fā)明的超能導(dǎo)熱元件的制作方法同實(shí)施例1。實(shí)施例7本發(fā)明的超能傳熱工質(zhì)是由以下重量份的成分組成：在10份水、40份鈉、60份氨中加入：綠柱石0.7份，鈦酸鉀0.2份，硼酸鎢鎘0.5份，鈷藍(lán)1.6份，二氧化鈦3.0份。本發(fā)明的超能導(dǎo)熱元件的制作方法同實(shí)施例1。實(shí)施例8本發(fā)明的超能傳熱工質(zhì)是由以下重量份的成分組成：在10份水、40份鈉、60份氨中加入：綠柱石0.7份，鈦酸鉀0.4份，硼酸鎢鎘0.5份，鈷藍(lán)1.6份，二氧化鈦3.0份。本發(fā)明的超能導(dǎo)熱元件的制作方法同實(shí)施例1。實(shí)施例9本發(fā)明的超能傳熱工質(zhì)是由以下重量份的成分組成：在10份水、40份鈉、60份氨中加入：綠柱石0.7份，鈦酸鉀0.3份，硼酸鎢鎘0.5份，鈷藍(lán)1.6份，二氧化鈦3.0份。本發(fā)明的超能導(dǎo)熱元件的制作方法同實(shí)施例1。實(shí)施例10本發(fā)明的超能傳熱工質(zhì)是由以下重量份的成分組成：在30份聯(lián)苯、110份導(dǎo)熱姆中加入：綠柱石3.2份，四氧化三錳3.0份，鈷藍(lán)3.8份，二氧化鈦1.5份，二氧化鋯2.5份，氧化鐿0.2份。本發(fā)明的超能導(dǎo)熱元件的制作方法同實(shí)施例1。實(shí)施例11本發(fā)明的超能傳熱工質(zhì)是由以下重量份的成分組成：在30份聯(lián)苯、110份導(dǎo)熱姆中加入：綠柱石3.2份，四氧化三錳3.0份，鈷藍(lán)3.8份，二氧化鈦1.7份，二氧化鋯2.0份，氧化鐿0.4份。本發(fā)明的超能導(dǎo)熱元件的制作方法同實(shí)施例1。實(shí)施例12本發(fā)明的超能傳熱工質(zhì)是由以下重量份的成分組成：在30份聯(lián)苯、110份導(dǎo)熱姆中加入：綠柱石3.2份，四氧化三錳3.0份，鈷藍(lán)3.8份，二氧化鈦1.6份，二氧化鋯2.3份，氧化鐿0.3份。本發(fā)明的超能導(dǎo)熱元件的制作方法同實(shí)施例1。熱效率測試將實(shí)施例1-12制作的超能導(dǎo)熱元件進(jìn)行熱效率測試，結(jié)果如表1所示：表1組別熱效率(％)實(shí)施例199.4實(shí)施例299.9實(shí)施例399.5實(shí)施例499.7實(shí)施例599.3實(shí)施例699.8實(shí)施例799.4實(shí)施例899.9實(shí)施例999.5實(shí)施例1099.9實(shí)施例1199.7實(shí)施例1299.9由表1可以看出，本發(fā)明的超能傳熱工質(zhì)大幅提高了普通傳熱工質(zhì)的傳熱能力，可使熱能幾乎無熱阻傳遞；增加了傳熱效率，使熱效率接近于100％。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。當(dāng)前第1頁1 2 3