專利名稱：用于發(fā)動機(jī)高溫冷卻技術(shù)的氧化鋁有機(jī)納米流體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于發(fā)動機(jī)高溫冷卻技術(shù)的氧化鋁有機(jī)納米流體。
技術(shù)背景所謂高溫冷卻技術(shù)，是通過適當(dāng)提高冷卻液、潤滑機(jī)油的工作溫度(冷卻液溫度可達(dá)12(TC，潤滑機(jī)油的溫度可達(dá)135"C)， 一方面降低發(fā)動機(jī)內(nèi)部冷卻 通道中機(jī)體、缸蓋等受熱零部件向冷卻液和機(jī)油的散熱量，減少發(fā)動機(jī)的熱損 失，提高指示功率；另一方面，在水箱散熱器中，由于冷卻液(高溫介質(zhì))的 溫度提高，使其與環(huán)境空氣(低溫介質(zhì))之間的溫差增大，從而提高了整個冷 卻系統(tǒng)的散熱能力。發(fā)動機(jī)采用高溫冷卻技術(shù)能滿足車輛節(jié)能、環(huán)保的需要， 具有如下優(yōu)勢1、 適當(dāng)提高了冷卻液和機(jī)油的溫度，降低了油-水溫差，降低了機(jī)油的散熱 量，減少了發(fā)動機(jī)的熱損失，提高了經(jīng)濟(jì)性；2、 高溫冷卻將適當(dāng)減少冷卻液帶走的熱量，這部分熱量中一部分轉(zhuǎn)化為有 效功，從而增加了發(fā)動機(jī)的指示功率和指示熱效率；3、 冷卻液溫度的升高導(dǎo)致氣缸內(nèi)壁面溫度升高，提高了活塞與氣缸壁和其 它各摩擦副之間的潤滑油膜溫度，機(jī)油粘度適當(dāng)下降，油膜厚度適當(dāng)減薄，在 滿足不出現(xiàn)半干摩擦的情況下，部件的機(jī)械阻力降低，燃油消耗量下降；4、 冷卻液溫度提高導(dǎo)致機(jī)體溫度升高，同時會使尾氣排放溫度升高，這對 尾氣催化器的再生非常有利，促進(jìn)了尾氣凈化；5、 氣缸內(nèi)壁面溫度升高，能阻止氣缸內(nèi)二氧化硫與水蒸氣合成而生成酸性 物質(zhì)，從而減少腐蝕性磨損，使發(fā)動機(jī)的機(jī)械損失功率有所下降；6、 提高發(fā)動機(jī)機(jī)械效率，降低了有效油耗率；7、 冷卻液與環(huán)境空氣的溫差增加，提高了冷卻系統(tǒng)的整體散熱能力，可以 縮小冷卻裝置尺寸和體積，以減小輔助功率和節(jié)約制造材料。高溫冷卻方式對一些熱交換器的傳熱機(jī)制和結(jié)構(gòu)材料提出了新的挑戰(zhàn)。以 機(jī)油冷卻器為例，在常規(guī)冷卻方式下，冷卻液(水)進(jìn)口溫度一般不超過9(TC， 機(jī)油進(jìn)口溫度不超過12(TC，冷、熱介質(zhì)溫差接近3(TC;但是在高溫冷卻方式 下，冷卻液進(jìn)口溫度將達(dá)到120 °C，機(jī)油進(jìn)口溫度將達(dá)到135 'C左右，則冷、 熱介質(zhì)溫差只有15 "C左右，這會對油-水之間的換熱能力帶來不利影響。另外， 在高溫冷卻系統(tǒng)中，如果繼續(xù)將普通水作為冷卻液，并保證在120 "C溫度下不3沸騰，則需采用封閉式加壓冷卻回路，回路內(nèi)冷卻液的壓力將高達(dá)0.27 MPa， 要求相關(guān)熱交換器，如水箱散熱器和水空中冷器等具有更高的耐壓能力，這無 疑增加了整個系統(tǒng)的加工難度和可能存在的可靠性問題?，F(xiàn)有高溫冷卻技術(shù)的冷卻液大多采用"乙二醇-水"型的防凍液，這種防凍 液的沸點(diǎn)有限，需要在加壓狀態(tài)下才能達(dá)到120 "C沸點(diǎn)的要求，并且導(dǎo)熱系數(shù) 僅為冷卻水1/3，大大減弱了冷卻液的換熱能力；當(dāng)前開發(fā)的以丙二醇為主要成 分的冷卻液，同樣存在著導(dǎo)熱系數(shù)較低的問題。高溫冷卻技術(shù)需要新型冷卻介 質(zhì)來彌補(bǔ)上述缺點(diǎn)。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于發(fā)動機(jī)高溫冷卻技術(shù) 的氧化鋁有機(jī)納米流體。用于發(fā)動機(jī)高溫冷卻技術(shù)的氧化鋁有機(jī)納米流體是由體積百分比為1-5% 的10nm，氧化鋁納米粒子、體積百分比為94-98%的基礎(chǔ)液體和體積百分比為1 %的聚乙二醇分散劑經(jīng)超聲振動均勻混合而成。所述的基礎(chǔ)液體是由體積百分比為90%的丙二醇和體積百分比為10%的蒸 餾水充分混合而成。分散劑為聚乙二醇400。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果1) 在非加壓狀態(tài)下，冷卻液的沸點(diǎn)就可達(dá)到120°C,非加壓狀態(tài)對發(fā)動機(jī) 機(jī)體及冷卻系統(tǒng)的可靠性將大有益處；2) 冷卻液的沸點(diǎn)高，不會因?yàn)檎舭l(fā)而加快冷卻液的消耗，能夠延長冷卻液 更換周期，同時具有較低的冰點(diǎn)(-55到-68 °C);3) 120'C時，導(dǎo)熱系數(shù)比基礎(chǔ)液體提高了 7.7-18.9%，在機(jī)油冷卻器中的換 熱系數(shù)比基礎(chǔ)液體提高了 10.1-76.3%;3) 相對微米級添加劑的冷卻液，發(fā)生磨損、堵塞等不良現(xiàn)象的幾率大大減 小，流動阻力增幅較小，無需額外增加泵功率；4) 有機(jī)型基礎(chǔ)液體還具有良好的防腐蝕功能，不會出現(xiàn)水冷卻系統(tǒng)常見的 電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象，也不會出現(xiàn)水垢和銹蝕現(xiàn)象。


圖1為體積百分比為1-5%氧化鋁有機(jī)納米流體的沸點(diǎn)；圖2為體積百分比為1-5%氧化鋁有機(jī)納米流體的導(dǎo)熱系數(shù)；圖3為體積百分比為1-5%氧化鋁有機(jī)納米流體在機(jī)油冷卻器中的換熱系數(shù)；圖4為體積百分比為1-5%氧化鋁有機(jī)納米流體在機(jī)油冷卻器中的進(jìn)出口壓降。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明所提供的用于發(fā)動機(jī)高溫冷卻技術(shù)的氧化鋁有機(jī)納米流體，其制備 方法為將體積百分比1-5%的lOnmY-氧化鋁納米粒子加入體積百分比為94-98 %的基礎(chǔ)液體中，再加入體積百分比為1%的聚乙二醇400作為分散齊1」，經(jīng)超聲 振動1小時后形成均一、穩(wěn)定的混合液；其中基礎(chǔ)液體由體積百分比為90%的 丙二醇和體積百分比為10%的蒸餾水充分混合而成。實(shí)施例1:在常壓下，用沸點(diǎn)測試儀測試了體積百分比為1-5%氧化鋁有機(jī) 納米流體的沸點(diǎn)，如圖1所示，其沸點(diǎn)均高于12(TC。實(shí)施例2:用瞬態(tài)熱線法測試了體積百分比為1-5%氧化鋁有機(jī)納米流體的 導(dǎo)熱系數(shù)，如圖2所示，在12(TC時導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到最高點(diǎn)，體積百分比為5%納 米流體的導(dǎo)熱系數(shù)比體積百分比為0% (基礎(chǔ)液體)和1%時分別提高了 18.76 %和10.24%，比體積百分比為5%在70 。C時提高了 27.30%。實(shí)施例3:測試了氧化鋁有機(jī)納米流體在機(jī)油冷卻器中的換熱系數(shù)，如圖3 所示，其換熱系數(shù)都高于基礎(chǔ)液體，且隨粒子體積分?jǐn)?shù)的增加則增加。經(jīng)計(jì)算， 體積百分比為5%納米流體的平均換熱系數(shù)比體積百分比為0% (基礎(chǔ)液體)和 1%時分別提高了 104.72%和129.51%。實(shí)施例4:測試了氧化鋁有機(jī)納米流體在機(jī)油冷卻器中的進(jìn)出口壓降，如圖 4所示，當(dāng)流量為1.63 m3/h時，體積百分比為5%納米流體的壓降比體積百分 比為4%和3%時增加了 8.33%和13.04%，而換熱系數(shù)則提高了 22.67%和46.57 %。機(jī)油冷卻器的進(jìn)出口壓降能夠反映流動阻力的大小，適當(dāng)增加粒子體積分 數(shù)可在流動阻力增幅較小的情況下明顯改善流體的換熱性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，氧化鋁有機(jī)納米流體可以較大幅度地提高基礎(chǔ)液體的導(dǎo)熱 系數(shù)和在機(jī)油冷卻器中的換熱系數(shù)；在非加壓狀態(tài)下沸點(diǎn)溫度可達(dá)123.5-126 °C (超過120 'C的要求)，機(jī)油溫度可達(dá)到135 °C，油水溫差僅為15 °C，能夠滿 足發(fā)動機(jī)高溫冷卻技術(shù)的需要。
權(quán)利要求
1、一種用于發(fā)動機(jī)高溫冷卻技術(shù)的氧化鋁有機(jī)納米流體，其特征在于是由體積百分比為1-5％的10nmγ-氧化鋁納米粒子、體積百分比為94-98％的基礎(chǔ)液體和體積百分比為1％的聚乙二醇分散劑經(jīng)超聲振動均勻混合而成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于發(fā)動機(jī)高溫冷卻技術(shù)的氧化鋁有機(jī)納米 流體，其特征在于所述的基礎(chǔ)液體是由體積百分比為90%的丙二醇和體積百分 比為10%的蒸餾水充分混合而成。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于發(fā)動機(jī)高溫冷卻技術(shù)的氧化鋁有機(jī)納米 流體，其特征在于所述的分散劑為聚乙二醇400。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于發(fā)動機(jī)高溫冷卻技術(shù)的氧化鋁有機(jī)納米流體。它是由體積百分比為1-5％的10nmγ-氧化鋁納米粒子、體積百分比為94-98％的基礎(chǔ)液體和體積百分比為1％的聚乙二醇分散劑經(jīng)超聲振動均勻混合而成。其中基礎(chǔ)液體是由體積百分比為90％的丙二醇和體積百分比為10％的蒸餾水充分混合而成。分散劑為聚乙二醇400。此氧化鋁有機(jī)納米流體的沸點(diǎn)高達(dá)120-123.5℃，導(dǎo)熱系數(shù)比基礎(chǔ)液體提高7.7-18.7％，換熱系數(shù)比基礎(chǔ)液體提高10.1-76.3％，并且流動阻力增幅較小，能夠滿足發(fā)動機(jī)高溫冷卻技術(shù)的要求，有利于新一代車輛熱管理系統(tǒng)(VTMS)的微通道和緊湊輕型熱交換器的開發(fā)。
文檔編號C09K5/20GK101323777SQ20081012019
公開日2008年12月17日 申請日期2008年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月25日
發(fā)明者俞小莉, 夏立鋒, 彭小飛, 勛 鐘 申請人:浙江大學(xué);浙江銀輪機(jī)械股份有限公司