本發(fā)明涉及太陽(yáng)能供暖領(lǐng)域。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種具有環(huán)保型復(fù)合阻垢緩蝕劑的溴化銪熱超導(dǎo)介質(zhì)。

背景技術(shù)：

太陽(yáng)能供暖系統(tǒng)一般由太陽(yáng)能集熱器、儲(chǔ)熱水箱、連接管路、輔助熱源、散熱部件及控制系統(tǒng)組成，太陽(yáng)能供暖利用太陽(yáng)能集熱器收集太陽(yáng)光的熱量并轉(zhuǎn)化成熱能，再通過(guò)循環(huán)系統(tǒng)將熱量導(dǎo)入至熱儲(chǔ)存水箱，待水箱溫度滿(mǎn)足溫度要求時(shí)，使其流動(dòng)經(jīng)過(guò)管路和散熱器即室內(nèi)暖氣片中的空腔，通過(guò)水在散熱器腔體中的循環(huán)來(lái)提高室內(nèi)的溫度。

但由于水的啟動(dòng)溫度高，水的強(qiáng)傳遞必須超過(guò)或達(dá)到100℃，一般水暖的啟動(dòng)升溫經(jīng)過(guò)近2h才能達(dá)到室溫，鍋爐需要對(duì)管路中大量的循環(huán)水進(jìn)行加熱，能源消耗大，且供暖系統(tǒng)中的循環(huán)水流經(jīng)的路徑長(zhǎng)，高溫水在流動(dòng)中易因蒸發(fā)產(chǎn)生損失，需經(jīng)常補(bǔ)充管道內(nèi)水份。

此外，由于熱儲(chǔ)存水箱及連接管路的材質(zhì)多為金屬，在供暖系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，金屬在水中是不穩(wěn)定的，會(huì)發(fā)生電化學(xué)腐蝕，并通過(guò)腐蝕達(dá)到各自的穩(wěn)定狀態(tài)，同時(shí)水箱及連接管路中由于顆粒沉降、微生物絮凝、鹽類(lèi)析出等原因還會(huì)形成水垢，水中溶解氧的存在更會(huì)加劇金屬設(shè)備的腐蝕反應(yīng)，并可能造成嚴(yán)重的垢下腐蝕，使金屬遭受局部腐蝕。相反，金屬表面被腐蝕，其表面性狀被改變，結(jié)垢現(xiàn)象也會(huì)加劇。腐蝕和結(jié)垢之間復(fù)雜的協(xié)同作用會(huì)導(dǎo)致熱傳導(dǎo)率下降、管路被銹塊堵塞甚至引起泄露等嚴(yán)重的不良后果，大大降低了供暖系統(tǒng)的使用壽命，影響了對(duì)太陽(yáng)能資源的利用效率。再加上近幾年隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的加強(qiáng)，由此亟需一種適用性廣、穩(wěn)定持久、與環(huán)境友好的具有阻垢緩蝕性能的熱超導(dǎo)介質(zhì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

作為各種廣泛且細(xì)致的研究和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用溴化銪溶液替代水作為傳熱介質(zhì)，啟動(dòng)溫度低，熱傳遞速度快，能源利用效率高，并通過(guò)在溴化銪溶液中添加由鎢酸鈉、三溴化銻、聚丙烯酸、聚天冬氨酸和葡萄糖酸鈉復(fù)配而成的阻垢緩蝕劑，可同時(shí)有效解決太陽(yáng)能循環(huán)供暖系統(tǒng)的腐蝕和結(jié)垢問(wèn)題，確保了太陽(yáng)能循環(huán)供暖系統(tǒng)長(zhǎng)期、安全、經(jīng)濟(jì)和穩(wěn)定的運(yùn)行?；谶@種發(fā)現(xiàn)，完成了本發(fā)明。

本發(fā)明的一個(gè)目的是解決至少上述問(wèn)題和/或缺陷，并提供至少后面將說(shuō)明的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種具有環(huán)保型復(fù)合阻垢緩蝕劑的溴化銪熱超導(dǎo)介質(zhì)，其能夠顯著提高太陽(yáng)能供暖的熱導(dǎo)效率及傳熱速度，對(duì)金屬具有優(yōu)良的緩蝕和阻垢效果，保證了太陽(yáng)能供暖系統(tǒng)的長(zhǎng)期正常運(yùn)行，并且添加的阻垢緩蝕劑無(wú)磷，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成負(fù)擔(dān)。

為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，提供了一種具有環(huán)保型復(fù)合阻垢緩蝕劑的溴化銪熱超導(dǎo)介質(zhì)，其儲(chǔ)存于水箱內(nèi)，并通過(guò)連接管路輸送至室內(nèi)散熱器系統(tǒng)，其中，所述熱超導(dǎo)介質(zhì)包括如下重量份組分：

上述超導(dǎo)介質(zhì)的組分配方中，溴化銪的啟動(dòng)溫度低，只需30℃即可激發(fā)，溫度的傳遞速度可達(dá)23米/min以上，10分鐘內(nèi)即可將暖氣片加熱，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于現(xiàn)有水暖啟動(dòng)升溫需1～2h的現(xiàn)狀，但溴化銪溶液對(duì)金屬材料也存在一定的腐蝕性。

其中，鎢酸鈉具有氧化性，可在金屬表面生成鈍化膜，但單一鎢酸鈉形成的鈍化膜存在缺陷和空隙，鈍化膜不夠致密，緩蝕率低且用量大；三溴化銻可沉積于陰極區(qū)域，與鎢酸鈉共同富集于金屬表面，可明顯降低鎢酸鈉的使用量，并可起一定修補(bǔ)缺陷的作用；聚天冬氨酸可吸附于金屬表面，通過(guò)與鎢酸鈉、三溴化銻兩種無(wú)機(jī)分子進(jìn)行互補(bǔ)，提高了緩蝕性能，聚丙烯酸則起到補(bǔ)充吸附的作用，使聚天冬氨酸在金屬表面覆蓋的更完全和穩(wěn)定；

此外，聚丙烯酸還可吸附于垢物表面，形成的吸附層覆蓋了垢物的生長(zhǎng)活性點(diǎn)，使之無(wú)法生長(zhǎng)，從而可以抑制各種垢物的生成，聚天冬氨酸可與金屬離子絡(luò)合形成溶于水的絡(luò)合物，提高傳導(dǎo)介質(zhì)中垢化物的溶解能力，葡萄糖酸鈉是一種多羥基羧酸型試劑，其對(duì)多種離子具有較大的絡(luò)合穩(wěn)定能力，其的添加可產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，大大提高熱超導(dǎo)介質(zhì)的阻垢效果。

優(yōu)選的是，其中，所述熱超導(dǎo)介質(zhì)的pH為8.5～9.0，在此pH范圍內(nèi)溴化銪對(duì)金屬的腐蝕程度最小，且在此pH范圍內(nèi)添加的阻垢緩蝕成分具有更穩(wěn)定和長(zhǎng)效的阻垢緩蝕性能。

優(yōu)選的是，其中，所述鎢酸鈉與三溴化銻的質(zhì)量比為3:1，此時(shí)熱超導(dǎo)介質(zhì)有有最優(yōu)的緩蝕效果。

優(yōu)選的是，其中，所述聚丙烯酸的重均分子量為3500～4500，此時(shí)其對(duì)抑制熱傳導(dǎo)介質(zhì)中的垢化物有最優(yōu)的性能。

優(yōu)選的是，其中，所述聚天冬氨酸的重均分子量為2500～3000，既可有效防止垢化物的金屬表面的沉積，又有較好的緩蝕效果。

優(yōu)選的是，其中，所述水箱及連接管路的內(nèi)壁材質(zhì)為不銹鋼、銅、碳鋼或低合金鋼，本發(fā)明阻垢緩蝕劑對(duì)上述幾種材質(zhì)均有較高的緩蝕作用。

優(yōu)選的是，其中，所述溴化銪在熱傳導(dǎo)介質(zhì)中的質(zhì)量比例為58wt％，當(dāng)溴化銪的質(zhì)量分?jǐn)?shù)過(guò)低時(shí)，金屬材料的腐蝕會(huì)加劇，這可能是由于氧在稀溶液中的溶解度比濃溶液大，加速了腐蝕反應(yīng)的發(fā)生，當(dāng)溴化銪在熱傳導(dǎo)介質(zhì)的質(zhì)量比例為58wt％時(shí)，既可保證超導(dǎo)液的高熱傳導(dǎo)速率，又可降低對(duì)金屬的腐蝕作用。

優(yōu)選的是，其中，所述水為純水，以防止自來(lái)水在長(zhǎng)時(shí)間循環(huán)加熱條件下結(jié)垢，影響暖氣片傳熱或循環(huán)管路的堵塞。

優(yōu)選的是，其中，所述純水的電導(dǎo)率小于2μs/cm，以確保水中無(wú)機(jī)金屬離子的充分去除，提高供暖設(shè)備的使用壽命。

本發(fā)明至少包括以下有益效果：

(1)本發(fā)明制備得到溴化銪超導(dǎo)液?jiǎn)?dòng)溫度低，熱傳導(dǎo)速度快，十分鐘左右即可將暖氣片加熱，顯著提高了太陽(yáng)供暖的能源利用效率、實(shí)用性和便利性；

(2)本發(fā)明在熱超導(dǎo)介質(zhì)中添加的五種組分具有一定的協(xié)同作用，可有效抑制太陽(yáng)能供暖超導(dǎo)液在長(zhǎng)時(shí)間循環(huán)中的結(jié)垢和腐蝕問(wèn)題，阻垢緩蝕效果持久，且對(duì)環(huán)境污染小，環(huán)保型高；

(3)本發(fā)明的熱超導(dǎo)介質(zhì)性能優(yōu)良、穩(wěn)定性高、效果持久，大幅度提高了太陽(yáng)能供暖系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量，使用壽命可長(zhǎng)達(dá)五十年之久。

本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過(guò)下面的說(shuō)明體現(xiàn)，部分還將通過(guò)對(duì)本發(fā)明的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說(shuō)明書(shū)文字能夠據(jù)以實(shí)施。

應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術(shù)語(yǔ)并不配出一個(gè)或多個(gè)其它元件或其組合的存在或添加。

<實(shí)例1>

一種具有環(huán)保型復(fù)合阻垢緩蝕劑的溴化銪熱超導(dǎo)介質(zhì)，其儲(chǔ)存于水箱內(nèi)，并通過(guò)連接管路輸送至室內(nèi)散熱器系統(tǒng)，其中，所述熱超導(dǎo)介質(zhì)包括如下重量份組分：溴化銪55份；水45份；鎢酸鈉1.2份；三溴化銻0.5份；聚丙烯酸1.0份；聚天冬氨酸0.7份；葡萄糖酸鈉0.3份。

其中，所述熱超導(dǎo)介質(zhì)的pH為8.5，所述聚丙烯酸的重均分子量為3500，所述聚天冬氨酸的重均分子量為2500，所述水箱及連接管路的內(nèi)壁材質(zhì)為不銹鋼，所述水為純水，所述純水的電導(dǎo)率為1.6μs/cm。

采用本實(shí)例1制備得到的溴化銪熱超導(dǎo)介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)、阻垢率及對(duì)不銹鋼的緩蝕性能見(jiàn)表1。

<實(shí)例2>

一種具有環(huán)保型復(fù)合阻垢緩蝕劑的溴化銪熱超導(dǎo)介質(zhì)，其儲(chǔ)存于水箱內(nèi)，并通過(guò)連接管路輸送至室內(nèi)散熱器系統(tǒng)，其中，所述熱超導(dǎo)介質(zhì)包括如下重量份組分：溴化銪60份；水50份；鎢酸鈉0.7份；三溴化銻0.2份；聚丙烯酸0.6份；聚天冬氨酸0.4份；葡萄糖酸鈉0.1份。

其中，所述熱超導(dǎo)介質(zhì)的pH為9.0，所述聚丙烯酸的重均分子量為4500，所述聚天冬氨酸的重均分子量為3000，所述水箱及連接管路的內(nèi)壁材質(zhì)為不銹鋼，所述水為純水，所述純水的電導(dǎo)率為1.5μs/cm。

采用本實(shí)例2制備得到的溴化銪熱超導(dǎo)介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)、阻垢率及對(duì)不銹鋼的緩蝕性能見(jiàn)表1。

<實(shí)例3>

一種具有環(huán)保型復(fù)合阻垢緩蝕劑的溴化銪熱超導(dǎo)介質(zhì)，其儲(chǔ)存于水箱內(nèi)，并通過(guò)連接管路輸送至室內(nèi)散熱器系統(tǒng)，其中，所述熱超導(dǎo)介質(zhì)包括如下重量份組分：溴化銪57份；水48份；鎢酸鈉1.2份；三溴化銻0.4份；聚丙烯酸0.8份；聚天冬氨酸0.5份；葡萄糖酸鈉0.2份。

其中，所述熱超導(dǎo)介質(zhì)的pH為8.7，所述聚丙烯酸的重均分子量為4000，所述聚天冬氨酸的重均分子量為2700，所述水箱及連接管路的內(nèi)壁材質(zhì)為銅，所述水為純水，所述純水的電導(dǎo)率為1.7μs/cm。

采用本實(shí)例3制備得到的溴化銪熱超導(dǎo)介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)、阻垢率及對(duì)銅的緩蝕性能見(jiàn)表1。

<實(shí)例4>

一種具有環(huán)保型復(fù)合阻垢緩蝕劑的溴化銪熱超導(dǎo)介質(zhì)，其儲(chǔ)存于水箱內(nèi)，并通過(guò)連接管路輸送至室內(nèi)散熱器系統(tǒng)，其中，所述熱超導(dǎo)介質(zhì)包括如下重量份組分：溴化銪56份；水49份；鎢酸鈉1.0份；三溴化銻0.3份；聚丙烯酸0.7份；聚天冬氨酸0.5份；葡萄糖酸鈉0.25份。

其中，所述超導(dǎo)介質(zhì)的pH為8.6，所述聚丙烯酸的重均分子量為3700，所述聚天冬氨酸的重均分子量為2600，所述水箱及連接管路的內(nèi)壁材質(zhì)為碳鋼，所述水為純水，所述純水的電導(dǎo)率為1.3μs/cm。

采用本實(shí)例4制備得到的溴化銪熱超導(dǎo)介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)、阻垢率及對(duì)碳鋼的緩蝕性能見(jiàn)表1。

<實(shí)例5>

一種具有環(huán)保型復(fù)合阻垢緩蝕劑的溴化銪熱超導(dǎo)介質(zhì)，其儲(chǔ)存于水箱內(nèi)，并通過(guò)連接管路輸送至室內(nèi)散熱器系統(tǒng)，其中，所述熱超導(dǎo)介質(zhì)包括如下重量份組分：溴化銪58份；水46份；鎢酸鈉0.8份；三溴化銻0.4份；聚丙烯酸0.9份；聚天冬氨酸0.6份；葡萄糖酸鈉0.15份。

其中，所述超導(dǎo)介質(zhì)的pH為8.8，所述聚丙烯酸的重均分子量為4200，所述聚天冬氨酸的重均分子量為2800，所述水箱及連接管路的內(nèi)壁材質(zhì)為低合金鋼，所述水為純水，所述純水的電導(dǎo)率為1.2μs/cm。

采用本實(shí)例5制備得到的溴化銪熱超導(dǎo)介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)、阻垢率及對(duì)低合金鋼的緩蝕性能見(jiàn)表1。

為了說(shuō)明本發(fā)明的效果，發(fā)明人提供比較實(shí)驗(yàn)如下：

<比較例1>

在選取熱超導(dǎo)介質(zhì)組分物質(zhì)時(shí)，超導(dǎo)液中不添加三溴化銻，即所述熱超導(dǎo)介質(zhì)包括如下重量份組分：溴化銪60份；水50份；鎢酸鈉0.7份；聚丙烯酸0.6份；聚天冬氨酸0.4份；葡萄糖酸鈉0.1份，其余參數(shù)與實(shí)例2中的完全相同，工藝過(guò)程也完全相同。采用本比較例1制備得到的溴化銪熱超導(dǎo)介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)、阻垢率及對(duì)不銹鋼的緩蝕性能見(jiàn)表1。

<比較例2>

在選取熱超導(dǎo)介質(zhì)組分物質(zhì)時(shí)，超導(dǎo)液中不添加聚丙烯酸，即所述熱超導(dǎo)介質(zhì)包括如下重量份組分：溴化銪57份；水48份；鎢酸鈉1.2份；三溴化銻0.4份；聚天冬氨酸0.5份；葡萄糖酸鈉0.2份，其余參數(shù)與實(shí)例3中的完全相同，工藝過(guò)程也完全相同。采用本比較例2制備得到的溴化銪熱超導(dǎo)介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)、阻垢率及對(duì)銅的緩蝕性能見(jiàn)表1。

<比較例3>

在制備熱超導(dǎo)介質(zhì)時(shí)，其pH調(diào)節(jié)為6.5，其余參數(shù)與實(shí)例4中的完全相同，工藝過(guò)程也完全相同。采用本比較例3制備得到的溴化銪熱超導(dǎo)介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)、阻垢率及對(duì)碳鋼的緩蝕性能見(jiàn)表1。

通過(guò)如下方法對(duì)各實(shí)例和比較例的到的產(chǎn)物進(jìn)行驗(yàn)證：

導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)定：采用TC3000通用型導(dǎo)熱系數(shù)儀分別測(cè)定制備得到的各超導(dǎo)熱介質(zhì)在0℃、30℃溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)；

阻垢性能的測(cè)試：采用GB/T 16632-2008中的碳酸鈣沉積法測(cè)定制備傳導(dǎo)液的阻垢性能；

緩蝕性能的測(cè)定：清洗與各實(shí)例和比較例中相同的金屬實(shí)驗(yàn)管材，烘干處理后，精確稱(chēng)重，將每種金屬實(shí)驗(yàn)管材分別相對(duì)應(yīng)置于各實(shí)例和比較例制備的超導(dǎo)熱介質(zhì)中，在45℃溫度及吹氧狀態(tài)下持續(xù)浸泡10天，然后進(jìn)行烘干處理，精確稱(chēng)重，再經(jīng)計(jì)算即可得到金屬材料在各超導(dǎo)熱介質(zhì)中的腐蝕量。

表1各實(shí)例和比較例中溴化銪的各性能參數(shù)

從上表1能夠看出，本發(fā)明制備得到的溴化銪熱超導(dǎo)介質(zhì)的傳熱系數(shù)遠(yuǎn)高于水的傳熱系數(shù)(30℃，0.62W/m·k)，且其傳熱系數(shù)受溫度的影響不大，適用于寒冷北方的供暖需求。

比較例1與實(shí)例相比，不銹鋼的腐蝕速率明顯增加，這說(shuō)明超導(dǎo)液中三溴化銻的添加可與鎢酸鈉產(chǎn)生較好的協(xié)同增效作用，進(jìn)一步提高超導(dǎo)液的緩蝕性能。

比較例2與實(shí)例相比，熱超導(dǎo)介質(zhì)的阻垢性能明顯下降，且其對(duì)銅腐蝕速率也有所增加，這說(shuō)明聚丙烯酸的添加可有效起到阻垢作用，并且聚丙烯酸也可在一定程度上與聚天冬氨酸產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，抑制金屬的腐蝕反應(yīng)；

比較例3與實(shí)例相比，碳鋼的腐蝕效率明顯增加，這說(shuō)明超導(dǎo)熱介質(zhì)的pH對(duì)金屬的緩蝕效果也有較大的影響，同時(shí)，金屬表面由于腐蝕狀況加重，表面性狀的改變也會(huì)在加劇熱超導(dǎo)介質(zhì)的結(jié)垢現(xiàn)象。

可見(jiàn)，本發(fā)明的溴化銪超導(dǎo)熱介質(zhì)具有較高的熱導(dǎo)效率及傳熱速度，并通過(guò)在溴化銪熱超導(dǎo)介質(zhì)中添加由鎢酸鈉、三溴化銻、聚丙烯酸、聚天冬氨酸和葡萄糖酸鈉復(fù)配而成的阻垢緩蝕劑，可對(duì)太陽(yáng)能供暖設(shè)備起到有效的緩蝕和阻垢雙重作用，且作用時(shí)間長(zhǎng)，穩(wěn)定性好，顯著提高了太陽(yáng)能供暖設(shè)備的使用壽命，且對(duì)環(huán)境污染小，環(huán)保型高。

盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開(kāi)如上，但其并不僅僅限于說(shuō)明書(shū)和實(shí)施方式中所列運(yùn)用。它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域。對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改。因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的具體實(shí)例。