專利名稱：蒸發(fā)冷卻裝置用的液體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及蒸發(fā)冷卻用的液體，具體說是適合于間接蒸發(fā)冷卻裝置用的液體。
蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)和裝置通常使用冷卻液體，其中冷卻液體被噴到待冷卻的物體上。噴霧冷卻例如用于專業(yè)房屋服務(wù)，特別是空調(diào)設(shè)備。目前，最常用于此目的的液體是水，因?yàn)樗褂冒踩⑶覠o味，另外，其熱交換性能良好。但是，水的利用受到其0℃結(jié)凍的限制。
諸如乙烯或丙烯的防凍液不是優(yōu)選的，因?yàn)樗鼈儠?huì)造成腐蝕的問題，還因?yàn)楫?dāng)它們蒸發(fā)到循環(huán)著的空氣流中時(shí)會(huì)釋放出不愉快的氣味。此外，其粘度較高并且它們十分有毒。
冷卻液體常用于企業(yè)、專業(yè)房屋服務(wù)、冷藏裝置、以及發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用。充分熱交換性能是這些冷卻液體的重要特點(diǎn)。高比熱容、和足夠的傳熱性以及可泵抽性是必要的。這些液體的特征在于低溫下的低粘度，從而允許用較少的泵抽功率提供液體湍流。
除上述性能外，優(yōu)選冷卻液體的特征在于它們是非污染性和非毒性的，特別是在食品工業(yè)和服務(wù)性用水應(yīng)用中。冷卻液體應(yīng)當(dāng)是對(duì)加工的產(chǎn)品決不有害的。否則，即使液體很少泄漏到加工過程中也會(huì)造成嚴(yán)重后果。因此，當(dāng)選擇冷卻液體時(shí)非毒性是決定性因素。
說到的水的大部分性能，它差不多是一種理想的熱交換液體。其熱交換性能和可泵抽性良好。此外，水是完全非毒性的并且對(duì)環(huán)境安全，而且是完全非易燃的。水的主要缺陷是它只能在非常窄的溫度范圍內(nèi)使用。正如人們公知的，水在0℃下結(jié)凍，特別是當(dāng)與含鐵的物質(zhì)接觸時(shí)。
大部分典型的水基冷卻液體是乙二醇、丙二醇和乙醇的含水混合物。乙二醇是一種最常用的冷卻液體，特別是用于各種汽車工業(yè)應(yīng)用中。然而，乙二醇的缺點(diǎn)在于其毒性和其污染性。因而，在需要非毒性的應(yīng)用中經(jīng)常使用丙二醇來取代乙二醇。但是，盡管丙二醇是相對(duì)無毒的，但也是環(huán)境不可靠的。丙二醇的另一個(gè)缺點(diǎn)是其粘度在低溫下明顯增加，造成必須使用較高的泵抽功率。
相比乙二醇，乙醇的毒性較低，使其成為優(yōu)選的冷卻液體。然而，乙醇的利用受到其高揮發(fā)性的限制，揮發(fā)性高的結(jié)果是容易燃火，其缺點(diǎn)還在于低溫下粘度有大的增加，盡管粘度增加比丙二醇較不明顯。出于此原因，乙醇被廣泛用于實(shí)驗(yàn)室和不要求毒性的應(yīng)用中的冷卻劑。最后一個(gè)與乙醇使用有關(guān)的問題是需要得到衛(wèi)生當(dāng)局的批準(zhǔn)，從而造成其作為冷卻劑使用較困難。
本發(fā)明的目的是提供一種蒸發(fā)冷卻用的液體，該液體特別適用于間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)和裝置，并且通過該手段可以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題并消除其缺陷。
此外，本發(fā)明的目的是通過一種適合低溫使用的蒸發(fā)冷卻液體，其使用是環(huán)境安全的、經(jīng)濟(jì)的和對(duì)健康沒有任何危害的。
蒸發(fā)冷卻液體的特征見后面的權(quán)利要求書。
蒸發(fā)冷卻所用液體的基本特點(diǎn)是其小的液滴尺寸和低溫。小液滴增加了液體和周圍氣體之間的熱交換表面積，而大的溫差增加了加熱/冷卻效率。
根據(jù)本發(fā)明，適用作蒸發(fā)冷卻液體組分的優(yōu)選化合物是三甲基氨基乙酸或三甲基氨基乙酸水合物的鹽。特別優(yōu)選三甲基氨基乙酸或甜菜堿。甜菜堿例如可以通過從天然產(chǎn)品中如從甜菜中提取獲得，或者通過生物化學(xué)方法制備，來生產(chǎn)具有有利使用期的生物蒸發(fā)冷卻液體。
本發(fā)明蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)(優(yōu)選間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng))中使用的液體包含5-35％(wt/wt)三甲基氨基乙酸或其衍生物，和65-95wt％的水。
本發(fā)明蒸發(fā)冷卻液體的優(yōu)點(diǎn)是無毒、安全和無味。它具有與二醇溶液相同的物理性能，并且可在-20至+100℃之間使用。優(yōu)選在-15至+80℃間使用。三甲基氨基乙酸、或甜菜堿，降低了水滴的尺寸，大概是由于三甲基氨基乙酸分子的疏水性甲基末端、以及親水性酸末端的原因。于是，允許液體在低于0℃下使用。
如果必需或需要，本發(fā)明的蒸發(fā)冷卻液體可以和常規(guī)的防腐蝕劑、穩(wěn)定劑和標(biāo)識(shí)劑、以及本領(lǐng)域公知的其它添加劑混合。
本發(fā)明的蒸發(fā)冷卻液體比本領(lǐng)域已知的冷卻液毒性小且污染性小。該液體不被歸類為危險(xiǎn)廢料，并且容易處理，因而降低了成本。廢料液體可以不用特殊措施來處理，它可以被吸入土中，或者排放到下水道中，而現(xiàn)有技術(shù)中使用的乙二醇、丙二醇和乙醇則必須要用特殊方式作為危險(xiǎn)廢料來處理掉，或者在主管當(dāng)局的監(jiān)察下處理。
本發(fā)明的蒸發(fā)冷卻液體適用于各種蒸發(fā)冷卻應(yīng)用，特別是在低溫和要求液體必須是環(huán)境安全和無毒的情形中。
化合物的毒性評(píng)價(jià)是根據(jù)文獻(xiàn)的LD50值。通過鼠口服測(cè)試LD50值。結(jié)果見下表I。表I
表II中，比較了在-15℃結(jié)凍點(diǎn)的相應(yīng)濃度下的運(yùn)動(dòng)粘度。結(jié)凍點(diǎn)定義為溶液中出現(xiàn)第一個(gè)結(jié)晶時(shí)的溫度。表II
下表III顯示了三甲基氨基乙酸對(duì)三甲基氨基乙酸水溶液結(jié)凍點(diǎn)的影響。表III<ta
>下表IV顯示了典型熱交換液體的表面張力。三甲基氨基乙酸的表面張力可比得上水的表面張力，并且高于二醇。表IV<
>表V顯示了數(shù)種熱交換液體在37.8℃下的蒸汽壓力。由于三甲基氨基乙酸溶液的蒸汽壓力低于其它溶液，所以不容易被空氣流蒸發(fā)/揮發(fā)。
表V
本發(fā)明含5-35wt％三甲基氨基乙酸或其衍生物、和65-95wt％水的溶液可以用于蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)，特別是間接蒸發(fā)冷卻裝置。


圖1出示了一種典型的蒸發(fā)冷卻裝置，其中將間接濕氣冷卻與機(jī)械制冷組合在一起。新鮮空氣由1進(jìn)入，并且被送到熱量回收裝置2中，該裝置冷卻新鮮空氣并且制冷排放空氣。參考數(shù)字3表示機(jī)械制冷，4表示機(jī)械通風(fēng)泵，5表示流入的空氣。參考數(shù)字6表示排放的空氣，被送入蒸發(fā)冷卻裝置7，然后送入熱量回收裝置2。之后，通過機(jī)械通風(fēng)泵4將被制冷的排放空氣從系統(tǒng)排出。間接濕氣冷卻與機(jī)械制冷組合，減少了對(duì)后者的要求。間接濕氣冷卻的概念是使排放空氣增濕，從而降低了其溫度。新鮮空氣的溫度借助于熱量回收裝置中的被冷卻的排放空氣來降低。如果需要，將流入的空氣進(jìn)一步機(jī)械加溫。單獨(dú)的機(jī)械制冷所消耗的能量比間接冷卻加機(jī)械制冷消耗能量的多約3-4倍。
三甲基氨基乙酸是無毒無味、天然存在的原料。它降低了水的結(jié)凍點(diǎn)，具有杰出的熱交換性能，不從中釋放不愉快的氣味，并且它可以不與任何防腐蝕劑一起使用，因?yàn)樗鼉H有很弱的腐蝕性。在噴霧冷卻裝置中使用三甲基氨基乙酸溶液的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是降低了水溫從而增加了冷卻效率。因此，系統(tǒng)可以對(duì)在接近0℃的冷卻空氣使用，例如在制冷庫(kù)房中，其中空氣的溫度降低至0℃以下。另外，三甲基氨基乙酸是無味的，并且由于其大的表面張力而容易形成液滴，因而其的用途是非常具吸引力的。
以上通過參考某些優(yōu)選的實(shí)施方案描述了本發(fā)明，但不應(yīng)當(dāng)認(rèn)為其的詳述限制了本發(fā)明。相反，在后面權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的范圍和實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)可以作出很多改進(jìn)和變化。
權(quán)利要求
1.一種液體在蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)中的用途，其特征在于所說的液體含有三甲基氨基乙酸水溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的用途，其特征在于液體包含5-35wt％三甲基氨基乙酸或其衍生物，和65-95wt％水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1在冷卻系統(tǒng)中的用途，其中所說的液體被直接噴入待冷卻的空氣和/或冷卻空氣的傳熱表面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種蒸發(fā)冷卻用的液體,所說的液體特別適合于間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)。所說的液體包含三甲基氨基乙酸水溶液,優(yōu)選含有5—35wt%三甲基氨基乙酸或其衍生物和65—95wt%水。
文檔編號(hào)C09K5/00GK1272130SQ98809612
公開日2000年11月1日 申請(qǐng)日期1998年8月26日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月29日
發(fā)明者A·伊爾維斯, H·瑞喬南 申請(qǐng)人:福圖姆熱力有限公司