一種具有高緩蝕性能的太陽(yáng)能超導(dǎo)熱介質(zhì)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種具有高緩蝕性能的太陽(yáng)能超導(dǎo)熱介質(zhì)，其儲(chǔ)存于水箱內(nèi)，并通過(guò)連接管路輸送至室內(nèi)散熱器系統(tǒng)，其中所述超導(dǎo)熱介質(zhì)包括如下重量份組分：溴化鈰50～60份；水45～55份；鎢酸鈉0.7～1.5份；三溴化銻0.2～0.5份；季銨化聚乙烯亞胺0.1～0.3份；二甲氨基乙醇0.05～0.2份。本發(fā)明使用溴化鈰溶液替代水作為傳熱介質(zhì)，只需30℃即可開始啟動(dòng)傳熱，并通過(guò)在溴化鈰溶液中添加由鎢酸鈉、三溴化銻、季銨化聚乙烯亞胺和二甲氨基乙醇組成的四元復(fù)配緩蝕劑，可有效抑制溴化鈰溶液對(duì)金屬設(shè)備或管路造成的腐蝕，降低設(shè)備維修率，提高供暖設(shè)備的使用壽命。
【專利說(shuō)明】
一種具有高緩蝕性能的太陽(yáng)能超導(dǎo)熱介質(zhì)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及太陽(yáng)能供暖領(lǐng)域。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種具有高緩蝕性能的太 陽(yáng)能超導(dǎo)熱介質(zhì)。
【背景技術(shù)】
[0002] 太陽(yáng)能供暖系統(tǒng)一般由太陽(yáng)能集熱器、儲(chǔ)熱水箱、連接管路、輔助熱源、散熱部件 及控制系統(tǒng)組成，太陽(yáng)能供暖利用太陽(yáng)能集熱器收集太陽(yáng)光的熱量并轉(zhuǎn)化成熱能，再通過(guò) 循環(huán)系統(tǒng)將熱量導(dǎo)入至熱儲(chǔ)存水箱，待水箱溫度滿足溫度要求時(shí)，使其流動(dòng)經(jīng)過(guò)管路和散 熱器即室內(nèi)暖氣片中的空腔，通過(guò)水在散熱器腔體中的循環(huán)來(lái)提高室內(nèi)的溫度。
[0003] 但由于水的啟動(dòng)溫度高，水的強(qiáng)傳遞必須超過(guò)或達(dá)到100°C，一般水暖的啟動(dòng)升溫 經(jīng)過(guò)近2h才能達(dá)到室溫，鍋爐需要對(duì)管路中大量的循環(huán)水進(jìn)行加熱，能源消耗大，且供暖系 統(tǒng)中的循環(huán)水流經(jīng)的路徑長(zhǎng)，高溫水在流動(dòng)中易因蒸發(fā)產(chǎn)生損失，需經(jīng)常補(bǔ)充管道內(nèi)水份。
[0004] 此外，由于熱儲(chǔ)存水箱及連接管路的材質(zhì)多為金屬，由于循環(huán)水中溶解氧及微量 礦物質(zhì)的存在，在供暖系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行過(guò)程中，金屬易受到腐蝕產(chǎn)生鐵銹、銅銹等，從而 影響供暖系統(tǒng)的使用壽命，且銹塊隨水流動(dòng)易脫落堵塞循環(huán)栗過(guò)濾器，影響供暖系統(tǒng)的正 常運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 作為各種廣泛且細(xì)致的研究和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用溴化 鈰溶液替代水作為傳熱介質(zhì)，只需30°C即可開始啟動(dòng)傳熱，并通過(guò)在溴化鈰溶液中添加由 鎢酸鈉、三溴化銻、季銨化聚乙烯亞胺和二甲氨基乙醇組成的四元復(fù)配緩蝕劑，可有效抑制 溴化鈰溶液對(duì)金屬設(shè)備或管路造成的腐蝕，降低設(shè)備維修率，提高供暖設(shè)備的使用壽命?；?于這種發(fā)現(xiàn)，完成了本發(fā)明。
[0006] 本發(fā)明的一個(gè)目的是解決至少上述問(wèn)題和/或缺陷，并提供至少后面將說(shuō)明的優(yōu) 點(diǎn)。
[0007] 本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種具有高緩蝕性能的太陽(yáng)能超導(dǎo)熱介質(zhì)，其能夠顯 著提高熱導(dǎo)介質(zhì)的熱導(dǎo)效率及傳熱速度，且添加的復(fù)配緩蝕劑在不影響傳導(dǎo)介質(zhì)性能的同 時(shí)對(duì)金屬具有很高的緩蝕效率。
[0008] 為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，提供了一種具有高緩蝕性能的太陽(yáng) 能超導(dǎo)熱介質(zhì)，其儲(chǔ)存于水箱內(nèi)，并通過(guò)連接管路輸送至室內(nèi)散熱器系統(tǒng)，滿足供暖需求， 其中，所述超導(dǎo)熱介質(zhì)包括如下重量份組分： 溴化鈰 50~60份； 水 45~55份； ?烏酸納 0 ._7~1.5份；
[0009] 三溴化銻 0.2~Q..5份； 季銨化聚乙烯亞胺 0.1~0.3份； 二甲氨基乙醇 0.Q5~0.2份。
[0010]上述超導(dǎo)熱介質(zhì)的組分配方中，溴化鈰的啟動(dòng)溫度低，只需3〇°C即可激發(fā)，溫度的 傳遞速度可達(dá)22米/min以上，10分鐘內(nèi)即可將暖氣片加熱，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于現(xiàn)有水暖啟動(dòng)升溫需1 ~2h的現(xiàn)狀，但溴化鈰對(duì)金屬材料的腐蝕性較高，是一種較強(qiáng)的腐蝕介質(zhì)；
[0011]由鎢酸鈉、三溴化銻、季銨化聚乙烯亞胺和二甲氨基乙醇組成的四元復(fù)配緩蝕劑 的添加可產(chǎn)生較好的協(xié)同作用，緩蝕率高，其中，鎢酸鈉具有氧化性，可在金屬表面生成鈍 化膜，但單一鎢酸鈉形成的鈍化膜存在缺陷和空隙，鈍化膜不夠致密，緩蝕率低且用量大； 三溴化銻可沉積于陰極區(qū)域，與鎢酸鈉共同富集于金屬表面，可明顯降低鎢酸鈉的使用量； 季銨化聚乙烯亞胺可吸附于金屬表面，并通過(guò)與金屬離子絡(luò)合，不但消除了鎢酸鹽所形成 鈍化膜的缺陷區(qū)域，且在鈍化膜外層又形成了一層新的三維網(wǎng)絡(luò)吸附層，季銨化聚乙烯亞 胺可同時(shí)抑制陰極上的析氫過(guò)程和陽(yáng)極上的金屬溶出過(guò)程;二甲氨基乙醇成膜速度比季銨 化聚乙烯亞胺快，其優(yōu)先吸附于鎢酸鈉所形成鈍化膜的缺陷處，并可與季銨化聚乙烯亞胺 一起參與金屬表面膜的形成，提高表面膜的致密性和耐久性。
[0012]優(yōu)選的是，其中，所述超導(dǎo)液的pH為8.5~9.5，在此pH范圍內(nèi)溴化鈰對(duì)金屬的腐蝕 程度最小，且在此pH范圍內(nèi)四元緩蝕劑所形成的金屬表面鈍化膜及外層吸附膜的穩(wěn)定性也 較高。
[0013] 優(yōu)選的是，其中，所述季銨化聚乙烯亞胺的季銨化度高于48mol %，以確保季銨化 聚乙烯亞胺與金屬表面之間的吸附能力，提高緩蝕作用。
[0014] 優(yōu)選的是，其中，所述水箱及連接管路的內(nèi)壁材質(zhì)為不銹鋼、銅、碳鋼或低合金鋼， 本發(fā)明四元緩蝕劑對(duì)上述幾種材質(zhì)均有較高的緩蝕作用。
[0015]優(yōu)選的是，其中，所述溴化鈰在傳導(dǎo)液的質(zhì)量比例為53wt%，當(dāng)溴化鈰的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 過(guò)低時(shí)，金屬材料的腐蝕會(huì)加劇，這可能是由于氧在稀溶液中的溶解度比濃溶液大，加速了 腐蝕反應(yīng)的發(fā)生，當(dāng)溴化鈰在傳導(dǎo)液的質(zhì)量比例為53wt%時(shí)，既可保證超導(dǎo)液的高熱傳導(dǎo) 速率，又可降低對(duì)金屬的腐蝕作用。
[0016] 優(yōu)選的是，其中，所述水為純水，以防止自來(lái)水在長(zhǎng)時(shí)間循環(huán)加熱條件下結(jié)垢，影 響暖氣片傳熱或循環(huán)管路的堵塞。
[0017] 優(yōu)選的是，其中，所述純水的電導(dǎo)率小于2ys/cm，以確保水中無(wú)機(jī)金屬離子的充分 去除，提高供暖設(shè)備的使用壽命。
[0018] 本發(fā)明至少包括以下有益效果：
[0019] (1)本發(fā)明制備得到溴化鈰超導(dǎo)液?jiǎn)?dòng)溫度低，熱傳導(dǎo)速度快，十分鐘左右即可將 暖氣片加熱，顯著提高了太陽(yáng)供暖的能源利用效率、實(shí)用性和便利性；
[0020] (2)本發(fā)明的傳導(dǎo)液中添加的四元緩蝕劑可在金屬表面生成致密的鈍化膜，并在 鈍化膜外層又形成一層保護(hù)膜層，有效阻滯了傳導(dǎo)液在長(zhǎng)期循環(huán)運(yùn)行中對(duì)金屬的侵蝕，顯 著減緩了金屬的腐蝕速度；
[0021] (3)本發(fā)明的熱傳導(dǎo)介質(zhì)工藝性能優(yōu)良、不易分解、穩(wěn)定性高，大幅度降低了太陽(yáng) 能供暖系統(tǒng)設(shè)備的維修成本，使用壽命可長(zhǎng)達(dá)五十年之久。
[0022] 本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過(guò)下面的說(shuō)明體現(xiàn)，部分還將通過(guò)對(duì)本 發(fā)明的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說(shuō)明 書文字能夠據(jù)以實(shí)施。
[0024]應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的諸如"具有"、"包含"以及"包括"術(shù)語(yǔ)并不配出一個(gè)或多 個(gè)其它元件或其組合的存在或添加。
[0025] 〈實(shí)例 1>
[0026] -種具有高緩蝕性能的太陽(yáng)能超導(dǎo)熱介質(zhì)，其儲(chǔ)存于水箱內(nèi)，并通過(guò)連接管路輸 送至室內(nèi)散熱器系統(tǒng)，滿足供暖需求，其中，所述超導(dǎo)熱介質(zhì)包括如下重量份組分:溴化鈰 50份；水45份;鎢酸鈉1.5份;三溴化銻0.5份;季銨化聚乙烯亞胺0.3份;二甲氨基乙醇0.2 份。
[0027]其中，所述超導(dǎo)液的pH為8.5,所述季銨化聚乙烯亞胺的季銨化度為50mol%，所述 水箱及連接管路的內(nèi)壁材質(zhì)為不銹鋼，所述水為純水，所述純水的電導(dǎo)率為1.3ys/cm。
[0028] 采用本實(shí)例1制備得到的太陽(yáng)能超導(dǎo)熱介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)及對(duì)不銹鋼的緩蝕性能見 表1。
[0029] 〈實(shí)例 2>
[0030] -種具有高緩蝕性能的太陽(yáng)能超導(dǎo)熱介質(zhì)，其儲(chǔ)存于水箱內(nèi)，并通過(guò)連接管路輸 送至室內(nèi)散熱器系統(tǒng)，滿足供暖需求，其中，所述超導(dǎo)熱介質(zhì)包括如下重量份組分:溴化鈰 60份;水55份;鎢酸鈉0.7份;三溴化銻0.2份;季銨化聚乙烯亞胺0.1份;二甲氨基乙醇0.05 份。
[0031] 其中，所述超導(dǎo)液的pH為9.5,所述季銨化聚乙烯亞胺的季銨化度為52mol%，所述 水箱及連接管路的內(nèi)壁材質(zhì)為碳鋼，所述水為純水，所述純水的電導(dǎo)率為1.5y s/cm。
[0032] 采用本實(shí)例2制備得到的太陽(yáng)能超導(dǎo)熱介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)及對(duì)碳鋼的緩蝕性能見表 1〇
[0033] 〈實(shí)例 3>
[0034] -種具有高緩蝕性能的太陽(yáng)能超導(dǎo)熱介質(zhì)，其儲(chǔ)存于水箱內(nèi)，并通過(guò)連接管路輸 送至室內(nèi)散熱器系統(tǒng)，滿足供暖需求，其中，所述超導(dǎo)熱介質(zhì)包括如下重量份組分:溴化鈰 55份；水50份;鎢酸鈉1.0份;三溴化銻0.3份;季銨化聚乙烯亞胺0.2份;二甲氨基乙醇0.1 份。
[0035]其中，所述超導(dǎo)液的pH為9.0,所述季銨化聚乙烯亞胺的季銨化度為50mol%，所述 水箱及連接管路的內(nèi)壁材質(zhì)為銅，所述水為純水，所述純水的電導(dǎo)率為1.4ys/cm。
[0036] 采用本實(shí)例3制備得到的太陽(yáng)能超導(dǎo)熱介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)及對(duì)銅的緩蝕性能見表1。
[0037] 〈實(shí)例 4>
[0038] -種具有高緩蝕性能的太陽(yáng)能超導(dǎo)熱介質(zhì)，其儲(chǔ)存于水箱內(nèi)，并通過(guò)連接管路輸 送至室內(nèi)散熱器系統(tǒng)，滿足供暖需求，其中，所述超導(dǎo)熱介質(zhì)包括如下重量份組分:溴化鈰 52份;水53份;鎢酸鈉1.3份;三溴化銻0.4份;季銨化聚乙烯亞胺0.15份;二甲氨基乙醇0.15 份。
[0039]其中，所述超導(dǎo)液的pH為8.6,所述季銨化聚乙烯亞胺的季銨化度為50mol%，所述 水箱及連接管路的內(nèi)壁材質(zhì)為低合金鋼，所述水為純水，所述純水的電導(dǎo)率為1.6ys/cm。
[0040]采用本實(shí)例4制備得到的太陽(yáng)能超導(dǎo)熱介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)及對(duì)低合金鋼的緩蝕性能 見表1。
[0041 ]〈實(shí)例 5>
[0042] -種具有高緩蝕性能的太陽(yáng)能超導(dǎo)熱介質(zhì)，其儲(chǔ)存于水箱內(nèi)，并通過(guò)連接管路輸 送至室內(nèi)散熱器系統(tǒng)，滿足供暖需求，其中，所述超導(dǎo)熱介質(zhì)包括如下重量份組分:溴化鈰 58份；水47份；鎢酸鈉0.9份；三溴化銻0.25份；季銨化聚乙烯亞胺0.25份；二甲氨基乙醇 0.09 份。
[0043]其中，所述超導(dǎo)液的pH為9.3,所述季銨化聚乙烯亞胺的季銨化度為50mol%，所述 水箱及連接管路的內(nèi)壁材質(zhì)為不銹鋼，所述水為純水，所述純水的電導(dǎo)率為1.7ys/cm。
[0044]采用本實(shí)例5制備得到的太陽(yáng)能超導(dǎo)熱介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)及對(duì)不銹鋼的緩蝕性能見 表1。
[0045]為了說(shuō)明本發(fā)明的效果，發(fā)明人提供比較實(shí)驗(yàn)如下：
[0046] 〈比較例1>
[0047] 在選取超導(dǎo)熱介質(zhì)組分物質(zhì)時(shí)，緩蝕劑僅采用單一的鎢酸鈉，即所述超導(dǎo)熱介質(zhì) 包括如下重量份組分:溴化鋪60份;水55份;媽酸鈉0.7份，其余參數(shù)與實(shí)例2中的完全相同， 工藝過(guò)程也完全相同。采用本比較例1制備得到的太陽(yáng)能超導(dǎo)熱介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)及對(duì)不銹 鋼的緩蝕性能見表1。
[0048] 〈比較例2>
[0049] 在選取超導(dǎo)熱介質(zhì)組分物質(zhì)時(shí)，不添加二甲氨基乙醇，即所述超導(dǎo)熱介質(zhì)包括如 下重量份組分:溴化鈰55份;水50份;鎢酸鈉1.0份;三溴化銻0.3份;季銨化聚乙烯亞胺0.2 份，其余參數(shù)與實(shí)例3中的完全相同，工藝過(guò)程也完全相同。采用本比較例2制備得到的太陽(yáng) 能超導(dǎo)熱介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)及對(duì)不銹鋼的緩蝕性能見表1。
[0050] 〈比較例3>
[0051]在配制超導(dǎo)熱介質(zhì)組分物質(zhì)時(shí)，所述超導(dǎo)液的pH為6.5，其余參數(shù)與實(shí)例4中的完 全相同，工藝過(guò)程也完全相同。采用本比較例3制備得到的太陽(yáng)能超導(dǎo)熱介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)及 對(duì)不銹鋼的緩蝕性能見表1。
[0052]通過(guò)如下方法對(duì)各實(shí)例和比較例的到的產(chǎn)物進(jìn)行驗(yàn)證：
[0053]導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)定:采用TC3000通用型導(dǎo)熱系數(shù)儀分別測(cè)定制備得到的各超導(dǎo)熱介 質(zhì)在0°C、30°C溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)；
[0054]緩蝕性能的測(cè)定:清洗與各實(shí)例和比較例中相同的金屬實(shí)驗(yàn)管材，烘干處理后，精 確稱重，將每種金屬實(shí)驗(yàn)管材分別相對(duì)應(yīng)置于各實(shí)例和比較例制備的超導(dǎo)熱介質(zhì)中，在45 °C溫度及吹氧狀態(tài)下持續(xù)浸泡10天，然后進(jìn)行烘干處理，精確稱重，再經(jīng)計(jì)算即可得到金屬 材料在各超導(dǎo)熱介質(zhì)中的腐蝕量。
[0055]表1各實(shí)例和比較例超導(dǎo)熱介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)及緩蝕性能
[0058] 從上表1能夠看出，本發(fā)明制備得到的超導(dǎo)熱介質(zhì)的傳熱系數(shù)遠(yuǎn)高于水的傳熱系 數(shù)(30°C，0.62W/m · k)，且其傳熱系數(shù)受溫度的影響不大，適用于寒冷北方的供暖需求。
[0059] 比較例1與實(shí)例相比，碳鋼的腐蝕速率明顯增加，這說(shuō)明超導(dǎo)熱介質(zhì)中僅單一的緩 蝕劑媽酸鹽的添加不能對(duì)金屬材料起到很好的保護(hù)。
[0060] 比較例2與實(shí)例相比，銅的腐蝕速率有所增加，這說(shuō)明二甲氨基乙醇可與鎢酸鈉、 三溴化銻、季銨化聚乙烯亞胺存在較好的協(xié)同效應(yīng)，可進(jìn)一步提高金屬的緩蝕效率。
[0061] 比較例3與實(shí)例相比，低合金鋼的腐蝕效率明顯增加，這說(shuō)明超導(dǎo)熱介質(zhì)的pH對(duì)金 屬的緩蝕效果也有較大的影響。
[0062] 可見，本發(fā)明的溴化鈰超導(dǎo)熱介質(zhì)具有較高的熱導(dǎo)效率及傳熱速度，并通過(guò)在溴 化鈰溶液中添加四元復(fù)配緩蝕劑，可有效抑制溴化鈰溶液對(duì)金屬設(shè)備或管路造成的腐蝕， 提高供暖設(shè)備的使用壽命。
[0063] 盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說(shuō)明書和實(shí)施方式中所列 運(yùn)用。它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域。對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地 實(shí)現(xiàn)另外的修改。因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限 于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的具體實(shí)例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種具有高緩蝕性能的太陽(yáng)能超導(dǎo)熱介質(zhì)，其儲(chǔ)存于水箱內(nèi)，并通過(guò)連接管路輸送 至室內(nèi)散熱器系統(tǒng)，其特征在于，所述超導(dǎo)熱介質(zhì)包括如下重量份組分： 漠化姉 50~60份; 水 45~55份; 鶴酸鋼 0.7~1.5份； Η漠化禪 0.2~0.5份； 季按化聚石婦亞蔽 貸.1~0.3份;： 二甲氨基乙醇 0.05~0.2份。2. 如權(quán)利要求1所述的具有高緩蝕性能的太陽(yáng)能超導(dǎo)熱介質(zhì)，其特征在于，所述超導(dǎo)熱 介質(zhì)的抑為8.5~9.5。3. 如權(quán)利要求1所述的具有高緩蝕性能的太陽(yáng)能超導(dǎo)熱介質(zhì)，其特征在于，所述季錠化 聚乙締亞胺的季錠化度高于48mol %。4. 如權(quán)利要求1所述的具有高緩蝕性能的太陽(yáng)能超導(dǎo)熱介質(zhì)，其特征在于，所述水箱及 連接管路的內(nèi)壁材質(zhì)為不誘鋼、銅、碳鋼或低合金鋼。5. 如權(quán)利要求1所述的具有高緩蝕性能的太陽(yáng)能超導(dǎo)熱介質(zhì)，其特征在于，所述漠化姉 在傳導(dǎo)液中的質(zhì)量比例為53wt%。6. 如權(quán)利要求1所述的具有高緩蝕性能的太陽(yáng)能超導(dǎo)熱介質(zhì)，其特征在于，所述水為純 水。7. 如權(quán)利要求1所述的具有高緩蝕性能的太陽(yáng)能超導(dǎo)熱介質(zhì)，其特征在于，所述純水的 電導(dǎo)率小于化s/cm。
【文檔編號(hào)】C23F11/08GK105969319SQ201610432130
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年6月15日
【發(fā)明人】王詠梅
【申請(qǐng)人】南京達(dá)峰合金有限公司