專利名稱：一種促進共晶鹽水溶液相變蓄冷材料結(jié)晶的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及共晶鹽水溶液相變蓄冷領(lǐng)域，具體是一種促進共晶鹽水溶液相變蓄冷材料結(jié)晶的方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著我國經(jīng)濟發(fā)展的快速增長，能源緊缺問題日益嚴重，電網(wǎng)負荷過重，峰、谷負荷差異大的矛盾越發(fā)突出，由此造成了巨大的能源浪費。相變蓄冷是實現(xiàn)電網(wǎng)移峰填谷的有效手段，工業(yè)蓄冷的溫度一般都在o°c以下，在目前的技術(shù)條件下，工業(yè)蓄冷存在以下問題一是相變蓄冷時成核過冷度比較大，使得制冷機組的蒸發(fā)溫度要降得更低，因而降低降低了制冷機組的工作效率；二是蓄冷材料的導熱系數(shù)不高，使得蓄冷時的傳熱效率較差，最終影響整個蓄冷效率。目前，蓄冷設(shè)備強化傳熱的措施主要從強化換熱表面、制造工藝入手，但受到蓄冷設(shè)備結(jié)構(gòu)和制造成本的限制。所以有必要采取另外的手段從蓄冷材料本身入手進行強化傳熱從而促進結(jié)晶。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種促進共晶鹽水溶液相變蓄冷材料結(jié)晶的方法。本發(fā)明利用磁性納米粒子及磁場的作用強化了傳統(tǒng)共晶鹽水溶液蓄冷材料的傳熱特性，不但可以改善成核過冷度，縮短結(jié)晶時間，提高蓄冷效率，同時也能減少熱交換器的體積。
本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)一種促進共晶鹽水溶液相變蓄冷材料結(jié)晶的方法，包括如下步驟 第一步共晶鹽水溶液低溫相變蓄冷材料的制備按體積份數(shù)計，將質(zhì)量濃度為10 26. 4%的共晶鹽水溶液100份與磁性金屬納米粒子或磁性金屬氧化物納米粒子0. 1 1. 2 份混合，再添加進表面分散劑0. 2 0. 6份，超聲30分鐘以上，即可制得懸浮狀的共晶鹽水溶液低溫相變蓄冷材料；第二步在共晶鹽水溶液低溫相變蓄冷材料的蓄冷槽周圍外加一磁場上述共晶鹽水溶液低溫相變蓄冷材料降溫蓄冷時，將電磁線圈均勻纏繞在蓄冷槽周圍外壁上，并通入直流電流，所產(chǎn)生的磁場方向與重力方向相反，并通過改變電壓的大小來調(diào)整磁場強度。
所述共晶鹽水溶液為無機鹽水溶液。
優(yōu)選地，所述無機鹽包括氯化鋇、氯化鈉或氯化鉀。
所述磁性金屬納米粒子為粒徑小于IOOnm的鐵、鈷或鎳；所述磁性金屬氧化物納米粒子為粒徑小于IOOnm的含鐵、鈷或鎳元素的氧化物或氮化物。
所述表面分散劑為三聚磷酸鈉和三乙醇胺的混合物，其重量比為1 :1。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點和有益效果本發(fā)明通過調(diào)整磁場強度，使納米粒子擾動加強，粒子克服重力的影響，穩(wěn)定地懸浮于流體之中，很好地起到成核劑的作用，納米粒子尺寸與液體分子尺寸相當，液體可以很好地在粒子表面潤濕，接觸角接近于0°，進而可消除共晶鹽水溶液的成核過冷度。
另外共晶鹽水溶液自然對流的實質(zhì)是磁場力對磁性液體的作用，外加磁場增加了磁性液體的粒子與粒子、粒子與液體、基液分子之間、粒子與壁面之間的相互作用及碰撞， 磁場力對磁性液體的作用可直觀地表現(xiàn)為磁場改變磁性液體的表觀密度，而自然對流是由流體密度變化而產(chǎn)生的浮力作用產(chǎn)生的，所以磁場增強了新型共晶鹽水溶液的傳熱性能。
再者晶體的生長主要取決于傳熱，結(jié)晶時要放出大量的凝固熱，該熱量要及時帶走，晶體才會不斷長大。而磁場的作用強化了新型共晶鹽水溶液的傳熱性能，所以對晶體的生長有促進作用，從而可以提高蓄冷效率。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
其中，1.蓄冷槽2.直流調(diào)壓器3.換熱器4.電磁線圈5.共晶鹽水溶液蓄冷材料。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步具體詳細描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此，凡是采用本發(fā)明權(quán)利要求限定的技術(shù)構(gòu)思以及在此基礎(chǔ)上的其他簡單變換均在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
如圖1所示，蓄冷槽1中的共晶鹽水溶液蓄冷材料5通過載冷劑(載冷劑為乙二醇水溶液，換熱器浸在共晶鹽水溶液中，載冷劑在換熱器的管內(nèi)流動)進行冷卻結(jié)晶，電磁線圈4外纏繞在蓄冷槽1表面，在共晶鹽水溶液蓄冷材料5降溫的同時，開通直流調(diào)壓器2給電磁線圈4通電產(chǎn)生磁場，直流調(diào)壓器2可以改變磁場強度的大小，磁場作用于添加磁性粒子后的共晶鹽水溶液，加速其成核結(jié)晶，縮短相變的時間，從而提高蓄冷的效率。
實施例1納米!^e3O4顆粒加磁場促進BaCl2水溶液結(jié)晶，將體積分數(shù)為1. 2%的!^e3O4納米粒子與質(zhì)量濃度為26. 4%的100份BaCl2水溶液混合，為了讓!^e3O4納米粒子均勻的懸浮在BaCl2水溶液中，選用三聚磷酸鈉和三乙醇胺的復合分散劑，分散劑的體積分數(shù)為0. 6%，然后進行超聲振動三十分鐘制得懸浮穩(wěn)定的Fe3O4- BaCl2-H2O蓄冷材料，結(jié)晶時磁場強度為550GauSS， 其成核過冷度降低了 94. 2%，結(jié)晶時間縮短了 75. m。
實施例2納米!^e3O4顆粒加磁場促進KCl水溶液結(jié)晶，將體積分數(shù)為0. 1%的!^e3O4納米粒子與質(zhì)量濃度為25. 5%的100份KCl水溶液混合，為了讓!^e3O4納米粒子均勻的懸浮在KCl水溶液中，選用三聚磷酸鈉和三乙醇胺的復合分散劑，分散劑的體積分數(shù)為0. 36%，然后進行超聲振動四十分鐘制得懸浮穩(wěn)定的I^e3O4-KCl-H2O蓄冷材料，結(jié)晶時磁場強度為600GaUSS，其成核過冷度降低了 35. 4%，結(jié)晶時間縮短了 28. 5%。
實施例3納米Co2O3顆粒加磁場促進KCl水溶液結(jié)晶，將體積分數(shù)為0. 5%的Co2O3納米粒子與質(zhì)量濃度為25. 5%的100份KCl水溶液混合，為了讓Co2O3納米粒子均勻的懸浮在KCl水溶液中，選用三聚磷酸鈉和三乙醇胺的復合分散劑，分散劑的體積分數(shù)為0. 45%，然后進行超聲振動三十分鐘制得懸浮穩(wěn)定的Co2O3-KCl-H2O蓄冷材料，結(jié)晶時磁場強度為650GauSS，其成核過冷度降低了 57. 3%，結(jié)晶時間縮短了 52. 4%。
實施例4納米Co2O3顆粒加磁場促進NaCl水溶液結(jié)晶，將體積分數(shù)為1%的Co2O3納米粒子與質(zhì)量濃度為26. 4%的100份NaCl水溶液混合，為了讓Co2O3納米粒子均勻的懸浮在NaCl水溶液中，選用三聚磷酸鈉和三乙醇胺的復合分散劑，分散劑的體積分數(shù)為0. 55%，然后進行超聲振動三十分鐘制得懸浮穩(wěn)定的Co2O3-NaCl-H2O蓄冷材料，結(jié)晶時磁場強度為650GauSS， 其成核過冷度降低了 88. 5%，結(jié)晶時間縮短了 74. 6%。
上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種促進共晶鹽水溶液相變蓄冷材料結(jié)晶的方法，其特征在于，包括如下步驟 第一步共晶鹽水溶液低溫相變蓄冷材料的制備按體積份數(shù)計，將質(zhì)量濃度為10 26. 4%的共晶鹽水溶液100份與磁性金屬納米粒子或磁性金屬氧化物納米粒子0. 1 1. 2 份混合，再添加進表面分散劑0. 2 0. 6份，超聲30分鐘以上，即可制得懸浮狀的共晶鹽水溶液低溫相變蓄冷材料；第二步在共晶鹽水溶液低溫相變蓄冷材料的蓄冷槽周圍外加一磁場上述共晶鹽水溶液低溫相變蓄冷材料降溫蓄冷時，將電磁線圈均勻纏繞在蓄冷槽周圍外壁上，并通入直流電流，所產(chǎn)生的磁場方向與重力方向相反，并通過改變電壓的大小來調(diào)整磁場強度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述共晶鹽水溶液為無機鹽水溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述無機鹽包括氯化鋇、氯化鈉或氯化鉀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述磁性金屬納米粒子為粒徑小于 IOOnm的鐵、鈷或鎳；所述磁性金屬氧化物納米粒子為粒徑小于IOOnm的含鐵、鈷或鎳元素的氧化物或氮化物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述表面分散劑為三聚磷酸鈉和三乙醇胺的混合物，其重量比為1 :1。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種促進共晶鹽水溶液相變蓄冷材料結(jié)晶的方法，包括將質(zhì)量濃度為10～26.4%的共晶鹽水溶液100份與磁性金屬納米粒子或磁性金屬氧化物納米粒子0.1～1.2份混合，再添加進表面分散劑0.2～0.6份，超聲30分鐘以上，即可制得懸浮狀的共晶鹽水溶液低溫相變蓄冷材料；將電磁線圈均勻纏繞在蓄冷槽周圍外壁上，并通入直流電流，所產(chǎn)生的磁場方向與重力方向相反，并通過改變電壓的大小來調(diào)整磁場強度。本發(fā)明利用磁性納米粒子及磁場的作用強化了傳統(tǒng)共晶鹽水溶液蓄冷材料的傳熱特性，不但可以改善成核過冷度，縮短結(jié)晶時間，提高蓄冷效率，同時也能減少熱交換器的體積。
文檔編號B01J19/12GK102527077SQ20111042591
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者何欽波, 汪雙鳳, 羅婉霞, 饒中浩 申請人:華南理工大學