[发明专利]传热流体组合物及用途

说明书

本发明提供了一种对已知的传热流体的真正的商业上可行的备选方案，该备选方案展示出基本相同或改进的粘度分布并且避免了腐蚀问题。本发明涉及一种传热流体组合物，其包含按重量计10％至80％之间的缓蚀剂与防冻剂双功能剂、以及降粘剂。还公开的是水基传热流体产品及其在各种加热和/或冷却系统中的用途。

发明领域

本发明涉及一种传热流体组合物及其用途。特别地，本发明涉及一种传热流体组合物，其包含按重量计10％至80％之间的缓蚀剂与防冻剂双功能剂(corrosion inhibitorand freeze point depressant dual function agent)、以及降粘剂(viscosityreducing agent)。更特别地，缓蚀剂与防冻剂双功能剂选自以下中的一种或更多种：甘油、聚甘油、三甲基甘氨酸(TMG/甜菜碱)、山梨糖醇、木糖醇、麦芽糖醇和/或乳糖醇。特别地，这样的组合物，在任选地被稀释之后，在地源加热系统、二级制冷单元系统、冷却器系统(chiller system)以及在加热、通风和空气调节(HVAC)系统中找到用途。

发明背景

传热流体在许多系统中找到应用，所述许多系统包括但不限于加热和通风、二级制冷、化学处理、食品和饮料生产以及太阳能加热。已经使用多种基础流体(base fluid)和性能添加剂来记录并商业化大量的传热流体。选定用于任何给定系统的传热流体将对该传热流体在其中运行的该系统的操作效率和寿命具有重大影响。

一般而言，传热流体提供两种功能作用；第一个作用是有效地传递热能，并且第二个作用是传热流体不应当降解该传热流体所用于其中的系统，或在使用期间不应当自身降解。

第一个作用，传热效率，取决于流体的热物理性能。这些性能包括比热容、热导率、密度和流体粘度。另外，传热流体的水力性能(hydraulic performance)也是可以影响传热效率的重要特征。传热流体必须在其将在给定系统内循环的温度范围内保持可泵送，即，传热流体必须适合，并且因此选择以适合在使用时的特定工作温度范围。传热流体的水力性能几乎完全由其粘度分布以及这如何随循环温度而变化来确定。通常，传热流体的粘度越低，沿着固定长度的管道的压降越低，导致泵送流体所需的能量越少。另外，为了使系统内的传热效率最大化，流体的湍流是优选的。在固定的管道半径、管道长度和泵尺寸的系统中，随着循环流体的粘度增加，湍流变得越来越难以实现。在一些情况下，传热流体的粘度可能很高，以致于由于对泵的附加需求以及在系统内形成的异常高的压降而使达到湍流不切实际。不同类型的传热流体的综合概述以及它们的热物理性能和总效率的比较可以在以下中找到：A.Melinder的“Update on Secondary Refrigerants for Indirect Systems”1997b,Thermophysical properties of liquid secondary refrigerants,Charts andTables,Stockholm,Swedish Society of Refrigeration。

如上所述的传热流体的第二个作用是其不应当降解其所处的系统，也不应当在使用中自身降解。这意味着其在使用时需要保护系统内的金属和弹性体组分免受腐蚀和生物污染。另外，传热流体自身应当既耐氧化降解又耐生物降解。特定的传热流体提供的长期腐蚀防护可以使用工业标准测试方法容易地确定。一种特别具有挑战性并且在行业内广泛使用的测试是ASTM-D1384-05腐蚀测试协议，其最初被开发以确定发动机冷却剂所提供的耐腐蚀性。在此测试中，将金属试样片(metal coupon)浸入传热流体的稀释溶液中，并且在压缩空气穿过该溶液时加热至88℃持续两周的时间段。该测试被设计成促进流体的腐蚀和氧化降解。在测试结束时，通过重量损失测量来确定腐蚀的程度，并且可以通过诸如pH和折射率(RI)测量的简单分析技术来确定流体的氧化降解的水平。在ASTM-D1384-05中描述了用于评估发动机冷却剂的性能要求的方法，并且在ASTM-D3306-10中进一步定义了标准设置(standard set)(即腐蚀限制)。然而，为了简单起见，此文本将主要提及ASTM-D1384-05方法作为暗示两者的简写方式。