一种节能供暖超导液的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种节能供暖超导液，其包括如下重量份组分：溴化钐50～60份；水40～50份；TiO2纳米粒子0.3～0.8份；威兰胶0.3～0.6份；十二烷基苯磺酸钠0.2～0.5份；三乙醇胺0.1～0.2份；缓蚀剂0.1～0.3份。本发明的太阳能供暖系统中，以由一定配比的水和溴化钐组成的超导液作为储热介质，并利用该超导液经由连接管路在暖气片空腔内进行循环流动，从而快速实现室内供暖的目的，其中，溴化钐传导液中还添加有合适比例的传热促进组分，以降低传导液体系的表面张力，增强热传导的系数和稳定性，从而提高太阳能的利用效率。
【专利说明】
一种节能供暖超导液
技术领域
[0001] 本发明涉及太阳能供暖领域。更具体地说，本发明涉及具有优异热传导特性的节 能供暖超导液。
【背景技术】
[0002] 太阳能供暖系统一般由太阳能集热器、储热水箱、连接管路、辅助热源、散热部件 及控制系统组成，太阳能供暖利用太阳能集热器收集太阳光的热量并转化成热能，再通过 循环系统将热量导入至热储存水箱，待水箱温度满足温度要求时，使其流动经过管路和散 热器即室内暖气片中的空腔，通过水在散热器腔体中的循环来提高室内的温度。
[0003] 但由于水的启动温度高，水的强传递必须超过或达到100°C，一般水暖的启动升温 经过近2h才能达到室温，锅炉需要对管路中大量的循环水进行加热，能源消耗大，且供暖系 统中的循环水流经的路径长，高温水在流动中易因蒸发产生损失，需经常补充管道内水份。 此外，在冬天零下环境中可能会因为水结冰胀裂暖气片，现有技术中多采用在水箱中添加 一定比例的防冻液提高管路和暖气片的耐寒效果，但目前市场上防冻液的品牌众多，且不 同品牌的防冻液生产配方有所差异，冰点也各不相同，不易混用，且混用不同品牌的防冻 液，易相互发生化学反应，堵塞散热器管道，影响散热器使用。
【发明内容】
[0004] 作为各种广泛且细致的研究和实验的结果，本发明的发明人已经发现，在太阳能 供暖系统中，以由合适配比的水和溴化钐组成的超导液作为储热介质，并利用该超导液经 由连接管路在暖气片空腔内进行循环流动，以实现室内快速供暖的目的。基于这种发现，完 成了本发明。
[0005] 本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优 点。
[0006] 本发明还有一个目的是提供一种节能供暖超导液，其达到27°C即可开始进行温度 的快速传递并通过暖气片表面向外辐射散热，仅需数分钟就可将暖气片加热。
[0007] 为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种节能供暖超导液，其包 括如下重量份组分： 溴化钐 50~60份； 水 40~50份； Ti02纳米粒子 0.3~0.8份； _8] 威兰胶 0·3~0.0份； 十二烷基苯磺酸钠 0.2~0.5份； 三乙醇胺 0.1~0.2份； 缓蚀剂 0.1~0.3份。
[0009] 在上述配方中，在溴化钐超导液中添加有适当比例的Ti〇2纳米粒子，由于纳米粒 子的小尺寸效应，悬浮纳米粒子的微运动显著强化传导液的导热系数;十二烷基苯磺酸钠 (SDBS)和三乙醇胺的加入用以提高二氧化钛在超导液中的稳定性，其中SDBS可在Ti0 2纳米 粒子外围形成壳层，增大了纳米粒子之间的相互排斥能力，提高了纳米粒子的稳定性，三乙 醇胺的添加可增强纳米颗粒的静电位阻作用，进一步提高纳米粒子的分散性;威兰胶在水 溶液中规则稳定的结构可提高整个体系的悬浮状态及在低温条件下的稳定性。
[0010]优选的是，其中，所述Ti〇2纳米粒子的粒径为10~15nm，以确保二氧化钛纳米粒子 小尺寸效应的发挥，通过悬浮纳米粒子的微运动增强体系的导热系数。
[0011 ]优选的是，其中，所述威兰胶的分子量为1.5 X 106~4 X 106,威兰胶的分子量不能 过高，否则易造成体系的粘度过高，反而会降低体系的热传导效果。
[0012] 优选的是，其中，所述缓蚀剂包括30~50wt%的三氧化二锑和50~70wt%的亚硝 酸钾，由于溴化钐超导液对金属材料有一定的腐蚀性，为避免连接管路及暖气片内部在长 时间使用时被腐蚀形成的铁锈或铜锈等堵塞管路或栗的过滤装置等，妨碍供暖机组的运 行，故需要在超导液中添加一定量的缓蚀剂。其中，亚硝酸钾可钝化管路介质，在金属表面 形成一层细密的保护膜，三氧化二锑的添加可显著提高缓蚀剂的防腐蚀效果，这可能是因 为溶于超导液中的锑离子可沉积于阴极区域，可进一步减缓整个电化学氧化还原反应。
[0013] 优选的是，其中，所述超导液中溴化钐的质量分数为56wt%，以得到最优的热传质 速率。
[0014] 优选的是，其中，所述水为纯水，以防止自来水在长时间循环加热条件下结垢，影 响暖气片传热或循环管路的堵塞。
[0015] 优选的是，其中，所述纯水的电导率小于2yS/cm，以确保水中无机金属离子的充分 去除，提高暖气片的使用寿命。
[0016] 本发明至少包括以下有益效果：
[0017] (1)本发明采用合适比例的溴化钐和水制备得到超导液，达到27°C即开始温度的 传质，温度的传递速度可达25米/min以上，5分钟内即可将暖气片加热，远远高于现有水暖 启动升温需近2h的现状，显著提高了太阳供暖的能源利用效率和实用性；
[0018] (2)本发明溴化钐传导液还添加有适当比例的Ti02纳米粒子，利用纳米粒子的小 尺寸效应及悬浮纳米粒子的微运动可明显强化传导液的导热系数，另外传导液中添加的十 二烷基苯磺酸钠(SDBS)和三乙醇胺可提高纳米粒子的分散性和稳定性，威兰胶的添加提高 了整个体系的悬浮状态及在低温条件下的稳定性；
[0019] (3)本发明中溴化钐传导液的沸点远高于水的沸点，且传导液的启动温度低，有效 避免了传导液在循环加热过程中因逐步蒸发而导致的体系体积的减少，可保证太阳能水箱 内超导液经一次灌装后的使用年限达30~50年之久。
[0020] 本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本 发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合【具体实施方式】对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照 说明书文字能够据以实施。
[0022] 应当理解，本文所使用的诸如"具有"、"包含"以及"包括"术语并不配出一个或多 个其它元件或其组合的存在或添加。
[0023] 〈实例 1>
[0024] 一种节能供暖超导液，其包括如下重量份组分:溴化钐50份;水40份;Ti02纳米粒 子〇. 8份;威兰胶0.6份;十二烷基苯磺酸钠0.5份;三乙醇胺0.2份;缓蚀剂0.3份。
[0025]其中，所述Ti02纳米粒子的粒径为10nm，所述威兰胶的分子量为1.6X106,所述缓 蚀剂包括30wt %的三氧化二铺和70wt %的亚硝酸钾，所述水为纯水，所述纯水的电导率为 1 · 5ys/cm〇
[0026] 采用本实例1制备得到的节能供暖超导液在30°C温度下的导热系数可达27.5W/ m · k〇
[0027] 〈实例 2>
[0028] 一种节能供暖超导液，其包括如下重量份组分:溴化钐60份;水50份;Ti02纳米粒 子〇. 3份;威兰胶0.3份;十二烷基苯磺酸钠0.2份;三乙醇胺0.1份;缓蚀剂0.1份。
[0029]其中，所述Ti02纳米粒子的粒径为15nm，所述威兰胶的分子量为3.8X106,所述缓 蚀剂包括50wt %的三氧化二铺和50wt %的亚硝酸钾，所述水为纯水，所述纯水的电导率为 1 · 7ys/cm〇
[0030] 采用本实例2制备得到的节能供暖超导液在30°C温度下的导热系数可达27.9W/ m · k〇
[0031] 〈实例 3>
[0032] 一种节能供暖超导液，其包括如下重量份组分:溴化钐55份;水45份;Ti02纳米粒 子〇. 5份;威兰胶0.4份;十二烷基苯磺酸钠0.3份;三乙醇胺0.1份;缓蚀剂0.2份。
[0033]其中，所述Ti02纳米粒子的粒径为12nm，所述威兰胶的分子量为2.5X106,所述缓 蚀剂包括35wt %的三氧化二铺和65wt %的亚硝酸钾，所述水为纯水，所述纯水的电导率为 1 · 8ys/cm〇
[0034] 采用本实例3制备得到的节能供暖超导液在30°C温度下的导热系数可达27.5W/ m · k〇
[0035] 〈实例 4>
[0036] 一种节能供暖超导液，其包括如下重量份组分:溴化钐52份;水48份;Ti02纳米粒 子〇. 7份;威兰胶0.5份;十二烷基苯磺酸钠0.4份;三乙醇胺0.1份;缓蚀剂0.2份。
[0037]其中，所述Ti02纳米粒子的粒径为llnm，所述威兰胶的分子量为1.7X106,所述缓 蚀剂包括45wt %的三氧化二铺和55wt %的亚硝酸钾，所述水为纯水，所述纯水的电导率为 1·4ys/cm〇
[0038] 采用本实例4制备得到的节能供暖超导液在30°C温度下的导热系数可达28.1W/ m · k〇
[0039] 〈实例 5>
[0040] -种节能供暖超导液，其包括如下重量份组分:溴化钐57份;水48份;Ti02纳米粒 子〇. 4份;威兰胶0.4份;十二烷基苯磺酸钠0.3份;三乙醇胺0.1份;缓蚀剂0.1份。
[0041] 其中，所述Ti02纳米粒子的粒径为14nm，所述威兰胶的分子量为3.2X106,所述缓 蚀剂包括33wt %的三氧化二铺和67wt %的亚硝酸钾，所述水为纯水，所述纯水的电导率为 1 · 2ys/cm〇
[0042] 采用本实例5制备得到的节能供暖超导液在30°C温度下的导热系数可达28.2W/ m · k〇
[0043] 为了说明本发明的效果，发明人提供比较实验如下：
[0044] 〈比较例1>
[0045] 在节能供暖超导液的制备过程中，不添加 Ti02纳米粒子，其余参数与实例2中的完 全相同，工艺过程也完全相同。采用本比较例1制备得到的节能供暖超导液在30°C温度下的 导热系数为21.3W/m · k。
[0046] 〈比较例2>
[0047] 在节能供暖超导液的制备过程中，不添加十二烷基苯磺酸钠，其余参数与实例3中 的完全相同，工艺过程也完全相同。采用本比较例2制备得到的节能供暖超导液在30°C温度 下的导热系数为22.7W/m · k。
[0048] 〈比较例3>
[0049]在节能供暖超导液的制备过程中，不添加三乙醇胺，其余参数与实例4中的完全相 同，工艺过程也完全相同。采用本比较例3制备得到的节能供暖超导液在30°C温度下的导热 系数为23.1W/m · k。
[0050] 〈比较例4>
[0051] 在节能供暖超导液的制备过程中，不添加威兰胶，其余参数与实例5中的完全相 同，工艺过程也完全相同。采用本比较例4制备得到的节能供暖超导液在30°C温度下的导热 系数为23.3W/m · k。
[0052] 〈比较例5>
[0053] 在节能供暖超导液的制备过程中，不添加缓蚀剂，其余参数与实例5中的完全相 同，工艺过程也完全相同。于25°C条件下，将市售的同规格普通铁钉分别置于实例5制备的 超导液、本比较例5制备的超导液和纯水(电导率为1.2y S/cm)中，6个月后实例5制备的溴化 钐超导液中的铁钉未见腐蚀，纯水中的铁钉局部出现锈迹，而本比较例5中制备的溴化钐超 导液中的铁钉严重被腐蚀。
[0054]从上述各实例和比较例能够看出：
[0055] 比较例1与实例相比，超导液中Ti02纳米粒子的微运动明显增强了溴化钐超导液 的热传导系数；
[0056] 比较例2与实例相比，超导液中十二烷基苯磺酸钠的添加可利于纳米粒子小分子 尺寸性能的发挥，提高纳米粒子的稳定性，保证其强化传导液热传质的作用；
[0057]比较例3与实例相比，三乙醇胺的添加对热传质系数有一定的增强作用，这应该是 因为三乙醇胺的加入对纳米粒子分散及稳定效果的进一步改善；
[0058]比较例4与实例相比，威兰胶的添加对溴化钐热传质系数的也有一定的改善作用。
[0059] 比较例5与实例相比，溴化钐传导液对金属有一定的腐蚀作用，缓蚀剂的添加可有 效抑制溴化钐传导液对金属介质的腐蚀速度。
[0060] 可见，本发明制备得到的溴化钐传导液的传热系数显著高于水的传热系数(30°C， 0.62W/m · k)，快速进行温度的传递并通过暖气片表面向外辐射散热，仅需数分钟就可将暖 气片加热。
[0061] 尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列 运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地 实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限 于特定的细节和这里示出与描述的实施例。
【主权项】
1. 一种节能供暖超导液，其特征在于，包括如下重量份组分： 漠化衫 50~60份； 水 40~50份; Ti〇2纳义粒了 0.3~化8份； 威兰胶 0.3~0.6份; 十二烷基苯磯酸納 化2~0.5份； Η乙醇胺 0.1~0.2份; 缓蚀剂 0.1~0.3份。2. 如权利要求1所述的节能供暖超导液，其特征在于，所述Ti化纳米粒子的粒径为10~ 15nm〇3. 如权利要求1所述的节能供暖超导液，其特征在于，所述威兰胶的分子量为1.5 X 1〇6 ~4X106。4. 如权利要求1所述的节能供暖超导液，其特征在于，所述缓蚀剂包括30~50wt %的Ξ 氧化二錬和50~70wt %的亚硝酸钟。5. 如权利要求1所述的节能供暖超导液，其特征在于，所述超导液中漠化衫的质量分数 为 56wt%。6. 如权利要求1所述的节能供暖超导液，其特征在于，所述水为纯水。7. 如权利要求6所述的节能供暖超导液，其特征在于，所述纯水的电导率小于化s/cm。
【文档编号】C09K5/10GK106085374SQ201610426074
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月15日
【发明人】王梦圆, 丰俊
【申请人】内蒙古旭力恒新能源开发有限公司