制备冰浆用微乳液及其制备方法与应用与流程

本发明涉及蓄冷应用领域，具体涉及一种制备冰浆用微乳液及其制备方法与应用。

背景技术：

随着技术的发展和社会的进步，空调等电器使用逐渐普及，电网的峰谷差越来越大。为了缓解电网压力，降低电网峰谷差，空调蓄冷技术逐渐受到重视。蓄冷主要有显热和潜热蓄冷两种。显热蓄冷是利用温差进行蓄冷和释冷；潜热蓄冷是利用蓄冷介质的相变进行释冷和蓄冷。根据蓄冷介质的不同，蓄冷有水蓄冷、冰蓄冷、共晶盐蓄冷、气体水合物蓄冷等。

冰浆是指有冰晶颗粒和溶液组成的两相溶液。冰浆制备过程中存在着冰晶粘附壁面、团聚、重结晶和过冷度大等主要问题。另外，乳液制备冰浆存在着重复性不好的问题，将制备好的冰浆融化后乳液会出现分层现象；并且冰浆会对金属管道有一定的腐蚀性。要获得切实可行的冰浆制备方法必须从冰浆制备的体系入手，解决冰浆制备过程中重复性不好的问题，降低冰浆形成的过冷度。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种符合环保要求、具有冰浆制备重复性好、冰浆制备体系长时间使用不分层的冰浆制备介质，使冰浆形成过冷度小，可长期使用。

本发明采用如下技术方案：

一种制备冰浆用微乳液，包括水、液体石蜡、表面活性剂、醇化合物；本发明提供的冰浆制备介质为水和液体石蜡在表面活性剂与醇化合物作用下形成的微乳液。其中：表面活性剂包括油酸钠、十六烷基三甲基溴化铵及其混合物；醇化合物包括丁醇、戊醇、己醇。

上述技术方案中，水、液体石蜡的质量比为（8～9）：1；表面活性剂的用量为水、液体石蜡质量和的5%～6%；醇化合物的用量为水、液体石蜡质量和的5%～6%。添加表面活性剂与醇化合物等添加剂可调节溶液的凝固相变温度、冰粒间的粘附聚集、降低浆体的粘度、改善流动性能；冰粒间的凝聚得到改善，冰粒尺寸更加均匀。

本发明中的微乳液相变形成的冰浆，具有较高的蓄冷能力，传热性能良好；冰浆形成的相变过冷度在0.2～0.5℃之间、相变温度在-1～-1.5℃之间。

上述制备冰浆用微乳液的制备方法，包括以下步骤，混合水与液体石蜡，然后依次加入表面活性剂、醇化合物，震荡处理得到制备冰浆用微乳液。

上述技术方案中，震荡处理时间为3～5分钟，制备好的冰浆融化后乳液不会出现分层现象。

本发明还公开了上述制备冰浆用微乳液在制备蓄冷冰浆或者在制备蓄冷剂中的应用。

一种蓄冷调温方法，包括以下步骤：

（1）混合水与液体石蜡，然后依次加入表面活性剂、醇化合物，震荡处理得到制备冰浆用微乳液；

（2）将制备冰浆用微乳液装入容器中，结晶得到冰浆，完成蓄冷；

（3）冰浆融化，释冷，完成蓄冷调温。

冰浆具有良好的流动性和传输性能，可在蓄冰罐内存储和管道内流动。冰浆的相变潜热大，换热过程中可释放出大量冷量；冰浆中冰粒的存在，因其比表面积大，换热效率较高，可快速的释放出冷量，满足负荷需求。在相同的热负荷情况下，与冷水系统相比，使用冰浆作为载冷剂，可减小管道尺寸，降低系统初投资，减少流量，降低水泵输送的能耗，综合成本可降低30%；而且制冰系统在夜间运行，可充分利用电网低谷电，具有良好的经济性。

与传统的冰浆制备体系相比，本专利的特点是通过在相变体系中增加液体石蜡、表面活性剂与助表面活性剂形成微乳液，克服了乳液制备冰浆后过程中出现的破乳现象，在制冰/融冰循环过程中微乳液稳定性良好，并降低了冰浆形成过冷度。

附图说明

图1为冰浆制备前微乳液的照片；

图2为微乳液冰浆体系重复15次循环（结晶-融化）后的液体照片；

图3为微乳液冰浆体系重复100次循环（结晶-融化）后的液体照片；

图4为实施例1的制备冰浆用微乳液存放6个月后的照片（左）与初始照片（右）的比较；

图5为微乳液体系的电导率-含水量关系；

图6为微乳液冰浆的表观粘度。

具体实施方式

实施例1

微乳液体系为水+液体石蜡+油酸钠+己醇。首先称取适量的水和液体石蜡加入试管中，其中水和石蜡的质量比为9:1；在试管中再分别加入水和石蜡质量和5.5%的油酸钠、6%的己醇，震荡3min左右，形成微乳液，在-1℃可形成冰浆，过冷度约为0.2℃。

将制备冰浆用微乳液装入容器中，夜间结晶得到冰浆，完成蓄冷；日间冰浆融化，释冷，完成蓄冷调温。室外温度为30℃时，利用本发明的蓄冷方式，室内温度为20～21℃。

图1为冰浆制备前微乳液的照片，图2为微乳液冰浆体系重复15次循环（结晶-融化）后的液体照片，图3为微乳液冰浆体系重复100次循环（结晶-融化）后的液体照片；图4为实施例1的制备冰浆用微乳液存放6个月后的照片（左）与初始照片（右）的比较。

结合图1至图4可以明显看出，本发明的制备冰浆用微乳液重复性好、冰浆制备体系长时间使用不分层，不存在冰晶粘附壁面、团聚、重结晶等问题，常温下静置6个月未有分层现象；取得了意想不到的技术效果。

实施例2

微乳液体系为水+液体石蜡+油酸钠+十六烷基三甲基溴化铵+丁醇。首先称取适量的水和液体石蜡加入试管中，其中水和石蜡的质量比为9:1；在试管中再分别加入水和石蜡质量和6%的油酸钠和十六烷基三甲基溴化铵混合物、6%的己醇，油酸钠和十六烷基三甲基溴化铵的质量比为1:1，震荡摇晃试管5min左右，形成微乳液，在-1.5℃可形成冰浆，过冷度约为0.5℃。

将制备冰浆用微乳液装入容器中，夜间结晶得到冰浆，完成蓄冷；日间冰浆融化，释冷，完成蓄冷调温。室外温度为35℃时，利用本发明的蓄冷方式，室内温度为20～22℃。

实施例3

微乳液体系为水+液体石蜡+十六烷基三甲基溴化铵+戊醇。首先称取适量的水和液体石蜡加入试管中，其中水和石蜡的质量比为8:1；在试管中再分别加入水和石蜡质量和5.5%的十六烷基三甲基溴化铵、5.5%的己醇，震荡摇晃试管3min左右，形成微乳液，在-1.2℃可形成冰浆，过冷度约为0.3℃。

将制备冰浆用微乳液装入容器中，夜间结晶得到冰浆，完成蓄冷；日间冰浆融化，释冷，完成蓄冷调温。室外温度为40℃时，利用本发明的蓄冷方式，室内温度为21～23℃。

图5为微乳液体系的电导率-含水量关系；表明本发明制成的微乳液体系的类型为连续型微乳液。

图6为微乳液冰浆的表观粘度；含冰率（ipf）在4.8%时，浆体的表观粘度为40mpa·s，ipf达到34.2%时，相应的表观粘度为370mpa·s，微乳液冰浆的表观粘度随ipf的增大而增大；本发明克服了乳液制备冰浆后过程中出现的破乳现象，在制冰/融冰循环过程中微乳液稳定性良好。