[发明专利]一种用于中低温有机朗肯循环的纳米循环工质

说明书

本发明涉及一种用于中低温有机朗肯循环的纳米循环工质，属于资源与环境技术领域。该纳米循环工质包括以下质量百分比组分：CuO、Al₂O₃、TiO₂、SiO₂、BaCl₂、CNT、Al、Cu或Ni纳米粒子0.001～10％，R11、R113、R114、R116、R12、R124、R152a、R142b、R143a、R22、R23、R123、R134a、R245fa、R32、丙烷、戊烷、异戊烷、正戊烷、正己烷、丁烷或异丁烷有机工质89.0%~99.5%，分散剂0.01~0.04%，助表面活性剂0.5~11%。本发明选用恰当的纳米粒子种类、基液种类和颗粒浓度进行优化组合，再采用性能良好的稳定剂制备得到传热性能增强的纳米循环工质。

技术领域

本发明涉及一种用于中低温有机朗肯循环的纳米循环工质，属于资源与环境技术领域。

背景技术

热量传递过程几乎渗透到了工业中的各个领域，包括动力、冶金、石油、化工、材料等传统主体工业领域以及航空、电子、核能等高技术工业领域，由于工业生产和科学技术发展的需要，强化传热技术在近几十年获得了广泛重视和长足发展。强化传热不仅可提高传热效率，而且可降低传热设备和热量输运系统的尺寸和初投资，同时可大大降低热量输运过程中的能耗，对我国的节能和环保意义重大。

提高液体导热系数的一种有效方式是在液体中添加金属、非金属或聚合物固体粒子。由于固体粒子的导热系数比液体大几个数量级，室温下铜的导热系数是水的700倍，是机油的3000倍，金属氧化物如氧化铝的导热系数也比单一液体大许多倍。因此，悬浮有固体粒子的两相流体的导热系数要比纯工质液体大许多。

近年来低沸点混合工质以其特有的优点被制冷界广泛关注和大力研究，在高于200℃的中低温有机朗肯循环工质选择方面国内外也做了一些研究：如美国的Eastean等研究了在乙二醇中添加0.3%体积份额的尺度在10nm左右的铜纳米粒子，则形成的纳米流体导热系数比乙二醇提高40%以上。目前，国外在纳米流体强化传热领域的研究，己完成了纳米流体制备、纳米流体输运参数测定和纳米流体传热性能测试，正在开展纳米流体强化传热机理以及应用基础的研究工作，己进行的研究工作显示了纳米材料在强化传热领域具有广阔的应用前景。

总的来看，在有机朗肯循环用于低温热能转换方面的研究尚处于很初级的阶段。因为循环工质的选择对动力循环性能的优劣起到决定性的作用，因此对适合中低温热能的循环工质的研究和开发显得十分迫切。把新型的纳米流体用于各种中低温余热发电系统中对于增加透平输出净功，提高循环的热效率，同时使余热流最终的排放温度降低，无论从中低温热能的利用技术还是从环境保护的角度来说，该技术对节能减排都将具有重大意义。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种用于中低温有机朗肯循环的纳米循环工质。本发明选用恰当的纳米粒子种类、基液种类和颗粒浓度进行优化组合，再采用性能良好的稳定剂制备得到传热性能增强的纳米循环工质，本发明通过以下技术方案实现。

一种用于中低温有机朗肯循环的纳米循环工质，该纳米循环工质包括以下质量百分比组分：CuO、Al₂O₃、TiO₂、SiO₂、BaCl₂、CNT（碳纳米管）、Al、Cu或Ni纳米粒子0.001～10％，R11、R113、R114、R116、R12、R124、R152a、R142b、R143a、R22、R23、R123、R134a、R245fa、R32、丙烷、戊烷、异戊烷、正戊烷、正己烷、丁烷或异丁烷有机工质89.0%~99.5%，分散剂0.01~0.04%，助表面活性剂0.5~11%。

所述纳米粒子粒度为10~60nm，纯度为99%。

所述分散剂为两性离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂中的一种或任意几种比例混合物。