化學蓄熱材料及其製備方法

2023-08-10 21:50:56

專利名稱：化學蓄熱材料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及製冷技術領域，適用於電冰箱、電冰櫃、低溫箱、冷飲機、冰激淋機及間斷工作小型制冷機等製冷設備的各種冷凝器，尤其適用於內藏式冷凝器。
在專利申請案98100512.8中，製冷設備的不間斷冷凝器所用的蓄熱材料有相變材料和顯熱材料兩大類，(參見專利申請案98100512.8的圖4和圖3實施例)。前者包括正烷類和脂肪酸類及其衍生物，後者包括水和酚類及其衍生物。用這些材料來擴大冷凝器的熱容量，使其能有效削減其熱流高峰，減少傳熱溫差以提高制冷機效率；但是，由於蓄熱量有限而限制了制冷機效率的進一步提高。相變材料雖然單位體積的蓄熱量大但相變點固定，因環境溫度隨四季變化，單一相變材料很難適用於全年溫度變化，以致使用二種或二種以上相變材料才能復蓋全年氣溫變化；而多種相變材料會導致冷凝器結構複雜化和成本的提高。顯熱材料的蓄熱能力有限，當冰箱較長時間運行時，由於蓄熱能力的不足，會引起傳熱溫差加大，而增加用量，導致冷凝器結構過於苯重。因此，發明一種新的化學蓄熱材料來提高冷凝器效率是當務之急。
本發明目的在於提出一種成本低、效率高的化學蓄熱材料及其製備方法。
本發明目的是這樣實現的1．一種化學蓄熱材料製備方法，其特徵在於A．將一種或二種及二種以上的固態無機鹽與水混合併攪拌，使之達到過飽和溶解度，無機鹽過飽和水溶液的重量百分比是95％-99％B．加入成核劑並攪拌均勻，成核劑與水溶液的重量百分比是1％-5％C．將配製好的蓄熱材料灌入蓄熱式冷凝器，用作蓄熱介質。
2．一種化學蓄熱材料，其特徵在於(1)．所用無機鹽的必備條件是A．無強腐蝕性，無毒性，成本低；B．溶解在水中是吸熱反應，反應熱愈大愈好；C．溶質的溶解度值對溫度敏感；D．溶質的固相熔點在冷凝器工作溫度範圍之內(0-50℃)。
所用無機鹽包括A．硫酸鈉(10水合)，即Na2SO4.10H2OB．磷酸氫鈉(12水合)，即Na2HPO4.12H2OC．四硼酸二鈉(10水合)，即Na2B4O4.10H2OD．硝酸鉀，即KNO3(2)．所用成核劑必備條件是A．比重接近無機鹽的飽和水溶液；B．不溶於水；C．顆粒小；D．同溶液無化學反應；所用成核劑包括高嶺土、石墨粉、及一切輕金屬粉末。
以硫酸鈉為例說明其工作原理當壓縮機工作時，冷凝器放出冷凝熱，使硫酸鈉在水中的溶解度提高而溶液吸納更多溶質，溶解過程是吸熱的，可吸收一部份冷凝熱，阻止溶液迅速升溫。
當壓縮機停止工作時，冷凝器開始降溫，蓄熱材料放熱，以致溶液的溶解度下降，有部分溶質析出而放熱。
當壓縮機再度工作時，析出的硫酸鈉因冷凝熱而再度溶解，溶解過程再度吸熱，而當壓縮機再度停止工作時，溶液再度放熱，如此循環往復，本發明蓄熱材料使冷凝器更加有效地消除了熱流高峰而提高其工作效率。
例如，當含10個結晶水硫酸鈉溶液(Na2SO4.10H2O)的溶質與水重量百分比濃度在33.2％時，冷凝器的工作溫度為32.4℃，因此，在夏季，冷凝器工作溫度高於溶質的熔點32.4℃，本發明的蓄熱材料相當於相變蓄熱；在冬季，冷凝器的工作溫度低於溶質的熔點32.4℃，本發明的蓄熱材料相當於顯熱蓄熱和化學蓄熱。
各種溶質溶解於水的熱焓(亦稱熱函)變化表
本發明優點冷凝器熱溶量大，當制冷機開機較長時，都能使冷凝器保持較小換熱溫差，壓縮機工作平穩且效率高。
實施例1蓄熱材料是98％的硫酸鈉過飽和水溶液，成核劑用相當於溶液2％重量高嶺土。這比水為蓄熱材料的冷凝器的傳熱溫差降低2-3.5℃，冷凝器高壓出口的過冷度溫度可提高1.4-1.8℃，整機效率提高5％-8％，而整機成本僅增加5～8元人民幣/臺(1998年價格)。
實施例2蓄熱材料硫酸鈉與磷酸氫鈉的過飽和水溶液，二者的重量比為1∶1，成核劑用高嶺土，其效果同實施例1。
權利要求
1．一種化學蓄熱材料製備方法，其特徵在於A．將一種或二種及二種以上的固態無機鹽與水混合併攪拌，使之達到過飽和溶解度，無機鹽過飽和水溶液的重量百分比是95％-99％；B．加入成核劑並攪拌均勻，成核劑與水溶液的重量百分比是1％-5％；C．將配製好的蓄熱材料灌入蓄熱式冷凝器，用作蓄熱介質。
2．一種化學蓄熱材料，其特徵在於(1)．所用無機鹽的必備條件是A．無強腐蝕性，無毒性，成本低；B．溶解在水中是吸熱反應，反應熱愈大愈好；C．溶質的溶解度值對溫度敏感；D．溶質的固相熔點在冷凝器工作溫度範圍之內(0-50℃)；所用無機鹽包括A．硫酸鈉(10水合)，即Na2SO4.10H2OB．磷酸氫鈉(12水合)，即Na2HPO4.12H2OC．四硼酸二鈉(10水合)，即Na2B4O4.10H2OD．硝酸鉀，即KNO3(2)．所用成核劑必備條件是A．比重接近無機鹽的飽和水溶液；B．不溶於水；C．顆粒小；D．同溶液無化學反應；所用成核劑包括高嶺土、石墨粉、及一切輕金屬粉末。
全文摘要
化學蓄熱材料及其製備方法製冷技術領域。目的在於提出一種成本低、效率高的化學蓄熱材料及其製備方法。其方法將一種或二種及二種以上的固態無機鹽與水混合併攪拌,使之達到過飽和溶解度;加入成核劑並攪拌均勻;將配製好的蓄熱材料灌入蓄熱式冷凝器,用作蓄熱介質。所用無機鹽包括硫酸鈉(10水合),磷酸氫鈉(12水合),四硼酸二鈉(10水合),硝酸鉀;所用成核劑包括高嶺土、石墨粉、及一切輕金屬粉末。冷凝器熱溶量大,當制冷機開機較長時,都能使冷凝器保持較小換熱溫差,壓縮機工作平穩且效率高。
文檔編號C09K5/00GK1224747SQ9812335
公開日1999年8月4日 申請日期1998年12月15日 優先權日1998年12月15日
發明者葉宇 申請人:葉宇