Способ обеспечения теплопереноса между металлическим или неметаллическим изделием и жидким теплоносителем

Изобретение относится к способу переноса тепла между металлическим или неметаллическим изделием и жидким теплоносителем, содержащим жидкую среду, гидрофобные наночастицы, имеющие размер в поперечном измерении между 26 и 50 мкм, и диспергирующий агент, при этом соотношение по массе концентраций наночастиц и диспергирующего агента составляет между 3 и 18 и при этом наночастицы не содержат углеродных нанотрубок. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 5 ил., 2 табл.

 

Настоящее изобретение относится к способу обеспечения теплопередачи между металлическим или неметаллическим изделием и жидким теплоносителем, содержащим жидкую среду, гидрофобные наночастицы и диспергирующий агент, при том, что отношение концентрации наночастиц и концентрации диспергирующего агента имеет определенную величину. В частности, оно хорошо подходит для отраслей промышленности, связанных с производством стали, алюминия, нержавеющей стали, меди, железа, медных сплавов, титана, кобальта, металлических композитов, никеля, или обеспечивающих неметаллические материалы, такие как пластмасса.

В свете задачи экономии расхода энергии возможно улучшение эффективности теплообменников и введение различных методик интенсификации теплообмена. Некоторые из этих методик сосредоточились на применении электрического или магнитного поля. Хотя такой подход способен повысить эффективность использования электроэнергии, также возможно достижение усовершенствований и в том, что касается жидких теплоносителей. Обычно в качестве жидкого теплоносителя применяются такие жидкости, как вода, машинное масло, этиленгликоль и т.п. Однако они обладают недостаточными характеристиками теплопередачи и поэтому для достижения требуемого теплопереноса необходимы высокая компактность и эффективность систем теплообмена. В числе усилий по улучшению теплопередачи более достойно внимания применение присадок к жидкостям.

Например, для улучшения коэффициента теплопередачи или по меньшей мере удельной теплопроводности в воду может быть добавлено поверхностно-активное вещество, такое как LEVENOL C-421, которое представляет собой моно- и диглицеридные эфиры полиэтиленоксида. Однако, хотя удельная электропроводность и повышается в некоторых случаях, присутствие поверхностно-активного вещества приводит к образованию пены. Присутствие пены представляет собой огромную проблему, так как на практике возникают трудности с ее удалением, особенно в промышленном масштабе. Кроме того, присутствие поверхностно-активного вещества усиливает коррозию в системе теплопереноса, особенно труб, по которым протекает жидкий теплоноситель. Наконец, возможно образование отложений, в частности, в системе теплопередачи.

Недавние исследования в области нанотехнологии сделали возможной разработку новой категории жидкого теплоносителя, содержащего наночастицы. Такие жидкости, также именуемые “Nanofluids”, представляют собой жидкую суспензию, содержащую частицы, у которых по меньшей мере одно измерение ниже 100 нм. Эти жидкие теплоносители обычно имеют повышенный коэффициент теплопередачи.

Патентная заявка US2014/0312263 раскрывает жидкий теплоноситель, содержащий жидкую среду и окисленную форму материала, выбранного из группы многослойных графеновых нанопластинок. Также в нем раскрывается способ получения такой жидкости. В данной патентной заявке указывается, что окисление многослойных графеновых нанопластинок (GnPs) преобразует находящиеся на поверхности sp2 графитовые слои в группы OH-, COO- и CO. Эти группы создают на поверхности нанопластинки достаточный электростатический заряд, который из-за сил отталкивания удерживает частицы в отдалении друг от друга и препятствует агломерации и осаждению частиц. Таким образом может быть достигнута хорошая стабильность графитовых нанофлюидов в воде или в жидких смесях на основе этиленгликоля и воды и, вследствие этого, хорошая степень их дисперсности.

Также раскрывается, что в суспензиях с немодифицированным GnPs осаждение происходит в пределах нескольких часов. Суспензии, стабилизированные катионными или анионными поверхностно-активными веществами, показывают улучшение стабильности; однако удельная теплопроводность таких суспензий оказывается ниже основной жидкости из-за очень низкой удельной теплопроводности органических молекул по сравнению с водой. Таким образом, органические поверхностно-активные вещества ухудшают теплопроводность суспензий на водной основе. Поэтому подход, не подразумевающий применения поверхностно-активных веществ для стабилизации дисперсии наночастиц, включает окисление GnP до отчетливого разделения GnPs на индивидуальные нанопластинки.

Наконец, раскрывается, что окисление GnPs снижает степень повышения удельной теплопроводности во всех проверенных категориях. Отношение коэффициентов теплопередачи (hnf/h0) нанофлюида (hnf) и основной жидкости (h0), вычисленное для различных температур, показывает, что включение графитовых наночастиц в теплоноситель этиленгликоль/H2O может обеспечить повышение интенсивности теплопередачи на 75-90% при использовании в режиме ламинарного потока. Коэффициенты теплопередачи в режиме турбулентного потока демонстрируют улучшение теплопереноса на 30-40% по сравнению с основной жидкостью.

Однако окисление или функционализация GnPs требует применения при способе производства жидкого теплоносителя дополнительного этапа, использующего сильные кислоты, например, смесь концентрированных серной и азотной кислот, как в US2014/0312263. В промышленном масштабе эта реакция окисления производит отходы производства, оказывающиеся сложными в обращении. Помимо этого, такой жидкий теплоноситель не обеспечивает очень высокой эффективности. Например, в сталелитейной промышленности в процессе охлаждения при способе горячей прокатки выходной рольганг охлаждает стальную полосу от приблизительно 800-950°C на входе до 450-600°C на выходе. Таким образом, для некоторых марок стали является необходимым жидкий теплоноситель, имеющий высокий коэффициент теплопередачи.

Задача данного изобретения состоит в том, чтобы обеспечить несложный в осуществлении способ теплопереноса между металлическим или неметаллическим изделием и жидким теплоносителем, при котором жидкий теплоноситель представляет высокий коэффициент теплопередачи. Предпочтительно такой повышенный коэффициент теплопередачи жидкости является стабильным на протяжении времени.

Это достигается посредством предоставления способа теплопереноса между металлическим или неметаллическим изделием и жидким теплоносителем по п. 1 формулы изобретения. Данный способ может также содержать любые признаки по п.п. 2 - 23, взятые индивидуально или в комбинации.

Изобретение также охватывает способ получения жидкого теплоносителя по п. 24.

Также настоящее изобретение охватывает жидкий теплоноситель по п. 25.

Далее в целях иллюстрирования изобретения описываются различные воплощения и пробы, полученные в неограничивающих примерах.

Фигура 1 иллюстрирует диспергирующий агент, являющийся поливинпирролидоном и имеющим гидрофобную часть и гидрофильную часть.

Фигура 2 иллюстрирует пример одной нанопластинки согласно настоящему изобретению.

Фигура 3 иллюстрирует пример многослойных нанопластинок согласно настоящему изобретению.

Фигура 4 иллюстрирует пример сферической наночастицы согласно настоящему изобретению.

Фигура 5 иллюстрирует пример эллиптической наночастицы согласно настоящему изобретению.

Следующие термины определяются следующим образом:

- жидкий теплоноситель, содержащий наночастицы (так называемый нанофлюид), означает жидкую суспензию, содержащую частицы, имеющие по меньшей мере одно измерение ниже 100 нм;

- ламинарный поток означает поток с числом Рейнольдса ниже критической величины приблизительно в 2300;

- турбулентный поток означает поток с числом Рейнольдса, превышающим критическую величину около 4000;

- концентрация порога перколяции – концентрация наночастиц, выше которой они объединяются, образуя сетчатую структуру с дальним порядком. Для связанных с теплопередачей применений подходит, чтобы такая сетка соединяла наиболее горячую часть жидкости, то есть часть, откуда начинает перетекать тепло, и самую холодную часть жидкости, то есть часть, куда тепло отводится. Другими словами, ниже концентрации порога перколяции наночастицы не являются связанными. Когда достигается концентрация порога перколяции, образованная наночастицами сетка, которая имеет более высокую удельную теплопроводность, чем жидкая среда, позволяет теплоносителям выбирать путь с намного меньшим сопротивлением теплопередаче, увеличивая таким образом удельную теплопроводность жидкости и, вследствие этого, коэффициент теплопередачи;

- об.% означает объемную концентрацию в процентах;

- масс.% означает массовую концентрацию в процентах;

- графитовые нанопластинки означают многослойную систему из графеновых листов, имеющих толщину между около 5 и 20 нм;

- малослойный графен подразумевает многослойную систему из графеновых листов, имеющих толщину между 1 и 5 нм, и

- графен означает лист толщиной в один атом из гексагонально упорядоченных, связанных атомов углерода, представляя обычно толщину менее 1 нм.

Другие признаки и преимущества изобретения станут очевидными из следующего подробного описания изобретения.

Данное изобретение относится к способу передачи тепла между металлическим или неметаллическим изделием и жидким теплоносителем, содержащим жидкую среду, гидрофобные наночастицы, имеющие размер в поперечном направлении между 26 и 50 мкм, и диспергирующий агент, при этом соотношение по массе концентраций наночастиц и диспергирующего агента составляет между 3 и 18 и при этом наночастицы не содержат углеродных нанотрубок.

Безотносительно к какой-либо конкретной теории, по-видимому, при регулировании указанного выше соотношения и достижении концентрации порога перколяции жидкий теплоноситель согласно изобретению создает возможности для обеспечения высокой удельной теплопроводности и, вследствие этого, высокого коэффициента теплопередачи в ламинарном и турбулентном потоке. Действительно, диспергирующий агент в этом случае способен не допускать агломерации и осаждения наночастиц. Например, если бы диспергирующий агент был представлен поверхностно-активным веществом, наночастица оказалась бы заключена в мицеллу, сердцевина которой состоит из гидрофобных молекул и оболочка – из гидрофильных молекул. Такая мицеллярная структура позволяет наночастицам диспергироваться в жидкости. Однако, чтобы обеспечить перколяцию, другими словами, образование создаваемой наночастицами сетки дальнодействующего порядка, степень дисперсности наночастиц должна быть ограничена. Например, на Фигуре 1 показан диспергирующий агент, являющийся поливинилпирролидоном, с его гидрофобными и гидрофильными частями. По-видимому, в этом случае наночастицы будут взаимодействовать с мицеллярной структурой при проникновении в нее. Наночастицы оказались бы окружены молекулами поверхностно-активного вещества, которые позволяют им диспергироваться в жидкости.

Согласно изобретению, поток жидкого теплоносителя может находиться в ламинарном или турбулентном режиме. В режиме ламинарного потока коэффициент теплопередачи пропорционален удельной теплопроводности. В отличие от этого, в режиме турбулентного потока коэффициент теплопередачи зависит от ряда теплофизических свойств, таких как вязкость.

Предпочтительно массовое отношение концентрации наночастиц к концентрации диспергирующего агента составляет между 4 и 15, предпочтительно между 4 и 8 и более предпочтительно его величина находится между 4 и 6. Эти предпочтительные соотношения способны обеспечивать лучший баланс между агломерацией/дисперсией с тем, чтобы мог быть достигнут желаемый порог перколяции.

Предпочтительно диспергирующий агент состоит из гидрофобной части и гидрофильной части. Например, гидрофобная часть состоит из углеродной цепи, а гидрофильная часть обеспечивается кислородсодержащими группами, таким как COO-, OH-, CO или катионами четвертичного аммония.

В одном предпочтительном воплощении диспергирующий агент может быть не обладающим поверхностно-активными свойствами полимером, поверхностно-активным веществом или их смесью. Поверхностно-активное вещество может быть катионным, анионным, амфотерным или неионогенным.

Например, диспергирующий агент может быть поливинилпирролидоном, полисахаридами, сульфатированными полисахаридами, линейными алкилбензолсульфонатами, лигносульфонатами, диалкилсульфосукцинатами, соединениями четвертичного аммония, стеаратом натрия или их смесью.

Наночастица может быть, например, сферической, эллиптической или в форме нанопластинки.

Фигура 1 иллюстрирует пример одной нанопластинки, которая может использоваться в жидком теплоносителе настоящего изобретения. В этом примере поперечный размер означает самую большую протяженность нанопластинки по оси X, а толщина означает высоту нанопластинки по оси Z. Ширина нанопластинки иллюстрируется по оси Y.

Фигура 2 представляет пример многослойных нанопластинок, которые могут применяться в жидком теплоносителе настоящего изобретения. В этом примере поперечный размер означает самую большую протяженность нанопластинок по оси X, а толщина означает общую высоту всех нанопластинок в пакете по оси Z. Ширина нанопластинки иллюстрируется по оси Y.

Фигура 3 иллюстрирует пример сферической нанопластинки, которая может применяться в жидком теплоносителе настоящего изобретения. В этом примере поперечный размер означает диаметр наночастицы, а толщина соответствует высоте наночастицы.

Фигура 4 иллюстрирует пример эллиптической нанопластинки, которая может применяться в жидком теплоносителе настоящего изобретения. В этом примере поперечный размер означает наибольшую длину наночастицы, а толщина означает высоту наночастицы.

Размер в поперечном направлении и толщина наночастицы могут быть измерены с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM), трансмиссионной электронной микроскопии (TEM) и атомно-силовой микроскопии (AFM).

В одном предпочтительном воплощении жидкий теплоноситель содержит наночастицы, являющиеся многослойными нанопластинками. Действительно, безотносительно к какой-либо конкретной теории, чтобы получить морфологию нанопластинок, наночастицы, по-видимому, должны иметь многослойную структуру со слабым взаимодействием между слоями, то есть Ван-дер-Ваальсовыми силами, водородной связью, механической связью, галогенной связью, пи-стэкинговым взаимодействием, катион-анионной пи-связью, интеркаляцией, солевыми мостиками и полярной пи-связью. Эта слабое связывание совместно с хорошей теплопроводностью нанопластинок расширяет возможности для улучшения коэффициента теплопередачи жидкости.

Предпочтительно наночастицы выбираются из графитовых нанопластинок, графена, малослойного графена, TiO2, ZnO2, ZnO, нитрида бора, меди, диоксида кремния, монтмориллонита, цеолита клиноптилолита, волластонита, слюды, цеолита 4A, Al2O3, силиката, пемзы и оксида кальция.

Предпочтительно толщина наночастиц составляет между 1 и 99,99 нм, предпочтительно между 5 и 50 нм и более предпочтительно между 5 и 15 нм.

Предпочтительно поперечный размер наночастицы составляет между 35 и 45 мкм.

Предпочтительно концентрация наночастиц составляет между 0,01 масс.% и 12 масс.%, предпочтительно между 2 и 8 масс.% и более предпочтительно между 4 и 7 масс.%.

Предпочтительно жидкий теплоноситель содержит жидкую среду, выбираемую из воды, этиленгликоля, этанола, масла, метанола, кремнийорганического материала, пропиленгликоля, алкилированных ароматических соединений, жидкого Ga, жидкого In, жидкого Sn, формиата калия и их смеси. Галлий, индий и олово могут применяться в качестве жидкого теплоносителя, в частности, для охлаждения металлического изделия. Действительно, температура плавления галлия составляет 30°C, индия 157°C, а олово имеет температуру плавления 232°C. Например, они могут использоваться для охлаждения компьютерных микросхем или лабораторного оборудования, такого как нейтронные источники.

Способ теплопереноса согласно данному изобретению представляет перенос тепла между металлическим или неметаллическим изделием и жидким теплоносителем. Предпочтительно металлическое изделие, являющееся, например, металлической подложкой, изготавливается из алюминия, стали, нержавеющей стали, меди, железа, медных сплавов, титана, кобальта, металлического композита, никеля, а неметаллическое изделие изготавливается из пластических масс.

На известном уровне техники теплопередача, использующая в качестве жидкой среды воду, может обычно реализовываться двумя различными способами. Первый способ называют «бесконтактном водным способом», что означает, что вода поддерживается в кругообороте без впрыскивания к объекту, отходящим газам или жидкостям для охлаждения или нагревания. Этот способ использует системы косвенного охлаждения или нагрева или же бесконтактного охлаждения, в частности, через теплообменники. Второй способ называется «способом с контактной водой», что означает, что вода, применяемая для охлаждения или нагревания объекта, находится с ним в непосредственном контакте.

Согласно одному предпочтительному воплощению изобретения, являющееся металлическим изделие представлено теплообменником, а теплопередача реализуется с помощью находящейся внутри такого теплообменника жидкости.

В частности, в сталелитейной промышленности теплопередача с применением теплообменника может быть осуществлена при обработке коксового газа, в доменных печах, кислородных конвертерах, дуговых электропечах, при непрерывной разливке, операциях горячей прокатки, операциях холодной прокатки, в испарителях, отжигательных печах и на линиях по нанесению покрытий, травлению или спеканию. Охлаждение при таких способах необходимо для поддержания работы технологического оборудования.

Согласно одному предпочтительному воплощению изобретения, являющееся металлическим изделие представляет собой металлическую подложку и жидкий теплоноситель находится в непосредственном с ней контакте. В этом случае теплопередача может быть осуществлена охлаждением под действием ударной силы струи, кипением в свободном объеме, распылительным охлаждением или микроканальным охлаждением.

Например, в сталелитейной промышленности теплопередача контактным водяным охлаждением может быть осуществлена:

- в орошаемых водой камерах установок для непрерывного литья и процессов горячей прокатки, таких как процессы охлаждения на выходном рольганге;

- в коксовых печах для газовой обработки и тушения кокса;

- в ходе гашения шлака в доменных печах, кислородных конвертерах и дуговых электропечах.

Жидкий теплоноситель предпочтительно готовится с использованием следующих этапов:

A – обеспечения наночастиц согласно настоящему изобретению;

B – обеспечения жидкой среды;

C – регулирования концентрации наночастиц для достижения перколяции и

D – смешивания наночастиц с жидкой средой.

Жидкий теплоноситель настоящего изобретения имеет высокий коэффициент теплопередачи и хорошую дисперсию.

Далее изобретение поясняется с обращением к экспериментальным данным, приводимым исключительно в информационных целях. Ограничивающими они не являются.

Примеры

Пример 1. Ламинарный поток.

Были приготовлены пробы 1 - 6 смешиванием полимолекулярных слоев нанографита, имеющих поперечный размер 2 мкм, 7 мкм и 40 мкм и толщину 10 нм, с водой. К пробе 2 был добавлен в качестве диспергирующего агента поливинилпирролидон, тогда как к пробам 4 и 6 в качестве диспергирующего агента добавлялся йота-каррагенан.

Для каждой пробы была измерена теплопроводность образцов с помощью измерителя теплопроводности DTC-25. Степень повышения теплопроводности рассчитывалась по отношению к удельной электропроводности воды, при этом удельная электропроводность воды составляет при комнатной температуре, то есть при 20°C, 0,67 Вт/мК. Пробы 7 - 9, соответственно, представляют собой образцы, содержащие 1 об.% GnP, 1 об.% GnP + 1 масс.% SDS (додецилсульфат натрия) и 1 об.% GnP + 1 масс.% CTAB (цетилтриметиламмонийбромид) согласно патентной заявке US2014/0312263.

Что касается концентрации наночастиц в пробах 7 - 9, для вычисления массовой концентрацию брались показатели площади поверхности и толщины наночастиц. Образцы GnPs категории C-750 в патентной заявке США, площадь поверхности 750 м2/г, толщина между 1 и 5 нм и поперечный размер между 0,1 и 1 мкм. Площадь поверхности отвечает общей площади (обе стороны нанопластинки) на грамм массы нанопластинки. Таким образом, для вычисления плотности нанопластинки площадь поверхности делится на 2 и затем умножается на толщину. Обратная величина этого результата представляет плотность нанопластинки. Таким образом, соответствующие пределы концентрации в массовых процентах, которые отвечали бы 1 объемному проценту, оказываются следующими: 2,67 - 0,53 масс.%.

В ламинарном потоке увеличение теплопередачи подобно возрастанию теплопроводности, таким образом, никаких вычислений для оценки увеличения теплопередачи в процентном выражении не требуется.

Во-первых, видно, что проба 2, имеющая соотношение концентраций наночастиц и диспергирующего агента, равное 7, демонстрирует самое значительное повышение теплопередачи. В частности, она показывает более заметное повышение теплопередачи, чем в случае пробы 1 без диспергирующего агента.

Во-вторых, можно видеть, что когда отношение концентрации наночастиц к концентрации диспергирующего агента оказывается вне диапазона данного изобретения, т.е. не между 3 и 18 (пробы 4, 6, 8 и 9), повышение теплопередачи уменьшается по сравнению с пробами 3, 5, 7 и 10 без диспергирующего агента.

Пример 3.

С помощью программных средств моделирования была вычислена эффективность охлаждения в случае проб 2, 4, 5 и пробы 10, состоящей из воды. В этом испытании стальной сляб, имевший плотность 7854 кг/м3, охлаждался в ламинарном потоке в течение 13 секунд. Он имел длину 5 метров, ширину 1 метр и толщина сляба составляла 10 мм. Исходная температура сляба равнялась 968°C.

Следующая таблица показывает скорость охлаждения при использовании каждой пробы.

Пробы Скорость охлаждения (°C/с)
2* 46,9
4 26,1
5 22,9
10 21,4

* согласно настоящему изобретению.

В пробах 2 была показана более высокая скорость охлаждения, чем в пробах 4, 5 и 10.

1. Способ переноса тепла между металлическим или неметаллическим изделием и жидким теплоносителем, содержащим жидкую среду, гидрофобные наночастицы, имеющие размер в поперечном направлении от 26 до 50 мкм, и диспергирующий агент, при этом отношение по массе концентрации наночастиц к концентрации диспергирующего агента составляет от 3 до 18, при этом наночастицы не содержат углеродных нанотрубок.

2. Способ по п. 1, в котором отношение по массе концентрации наночастиц к концентрации диспергирующего агента составляет от 4 до 15.

3. Способ по п. 2, в котором отношение по массе концентрации наночастиц к концентрации диспергирующего агента составляет от 4 до 8.

4. Способ по п. 2 или 3, в котором отношение по массе концентрации наночастиц к концентрации диспергирующего агента составляет от 4 до 6.

5. Способ по любому из пп. 1-4, в котором диспергирующий агент состоит из гидрофобной части и гидрофильной части.

6. Способ по любому из пп. 1-5, в котором диспергирующий агент является не обладающим поверхностно-активными свойствами полимером или поверхностно-активным веществом или их смесью.

7. Способ по п. 6, в котором поверхностно-активное вещество является катионным, анионным, амфотерным или неионогенным.

8. Способ по п. 6 или 7, в котором диспергирующий агент выбирается из поливинилпирролидона, полисахаридов, сульфатированных полисахаридов, линейных алкилбензолсульфонатов, лигносульфонатов, диалкилсульфосукцинатов, соединений четвертичного аммония, стеарата натрия или их смеси.

9. Способ по любому из пп. 1-8, в котором наночастицы представлены многослойными нанопластинками.

10. Способ по любому из пп. 1-9, в котором наночастицы выбираются из графитовых нанопластинок, графена, малослойного графена, TiO2, ZnO2, ZnO, нитрида бора, меди, диоксида кремния, монтмориллонита, цеолита, клиноптилолита, волластонита, слюды, цеолита 4A, Al2O3, силиката, пемзы и оксида кальция.

11. Способ по любому из пп. 1-10, в котором толщина наночастиц составляет от 1 до 99,99 нм.

12. Способ по п. 11, в котором толщина наночастиц составляет от 5 до 50 нм.

13. Способ по п. 12, в котором толщина наночастиц составляет от 5 до 15 нм.

14. Способ по п. 13, в котором размер наночастиц в поперечном направлении составляет от 35 до 45 мкм.

15. Способ по любому из пп. 1-14, в котором концентрация наночастиц составляет от 0,01 до 12 мас. %.

16. Способ по п. 15, в котором концентрация наночастиц составляет от 2 до 8 мас. %.

17. Способ по п. 16, в котором концентрация наночастиц составляет от 4 до 7 мас. %.

18. Способ по любому из пп. 1-17, в котором жидкая среда выбирается из воды, этиленгликоля, этанола, масла, метанола, кремнийорганического материала, пропиленгликоля, алкилированных ароматических соединений, жидкого Ga, жидкого In, жидкого Sn, формиата калия и их смеси.

19. Способ по любому из пп. 1-18, в котором жидкий теплоноситель находится в режиме ламинарного или турбулентного потока.

20. Способ по любому из пп. 1-19, в котором являющееся металлическим изделие изготавливается из алюминия, стали, нержавеющей стали, меди, железа, медных сплавов, титана, кобальта, металлического композита или никеля.

21. Способ по любому из пп. 1-20, в котором металлическое изделие является теплообменником, а теплопередача осуществляется жидкостью, находящейся внутри такого теплообменника.

22. Способ по любому из пп. 1-20, в котором металлическое изделие является металлической подложкой, а теплопередача является такой, при которой жидкий теплоноситель находится в непосредственном контакте с металлической подложкой.

23. Способ по п. 22, в котором контакт между металлической подложкой и жидким теплоносителем осуществляется посредством охлаждения под действием ударной силы струи, кипением в свободном объеме, распылительным охлаждением или микроканальным охлаждением.

24. Способ получения жидкого теплоносителя, содержащий:

A - обеспечение наночастиц по любому из пп. 1-17;

B - обеспечение жидкой среды;

C - регулирование концентрации наночастиц для достижения перколяции и

D - смешивание наночастиц с жидкой средой.

25. Жидкий теплоноситель по любому из пп. 1-18 или полученный согласно способу по п. 24 и предназначенный для применения в способе переноса тепла по любому из пп. 1-23.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии. Для повышения качества и обеспечения твердости 60 HRC осуществляют закалку рабочей поверхности зуба шестерни при помощи лазерного излучателя, причем ведут поперечную подачу шестерни относительно лазерного луча и во время обработки луч лазера направлен по нормали к закаливаемой поверхности, а излучатель находится на одном расстоянии от нее.

Изобретение относится к упрочнению стали и может быть использовано в сельскохозяйственном машиностроении для повышения износостойкости лезвий почвообрабатывающих орудий.

Изобретение относится к области металлургии. Для обеспечения заданных структурных свойств малых по размеру локальных областей детали и управления ими способ (100) содержит шаги, на которых помещают (102) заготовку в печь (10) для нагревания (104) заготовки до температуры, равной или превышающей температуру аустенизации материала заготовки для перевода материала заготовки в аустенитную фазу, в установке инфракрасного (ИК) нагрева частично нагревают (106) посредством ИК излучения (24) по меньшей мере одну первую область (2а) заготовки, тем самым поддерживая материал указанной по меньшей мере одной первой области заготовки в аустенитной фазе, и помещают (108) заготовку в обрабатывающий блок (30) для формовки и закалки заготовки с целью получения горячештампованной детали.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству листового проката толщиной 12-48 мм для изготовления труб магистральных трубопроводов диаметром до 1420 мм с обеспечением доли вязкой, составляющей в изломе образцов при испытаниях падающим грузом не менее 85% при температуре испытания -20°C, ударной вязкости (KCV) при температуре испытания -40°C не менее 250 Дж/см2, высоких значений равномерного удлинения при достижении прочностных свойств в трубах из данного проката на уровне К60-К80 (Х70-Х100).

Изобретение относится к области металлургии. Для улучшения сцепления покрытия со стальным листом осуществляют непрерывный отжиг в печи с атмосферой инертного газа и Н2, включающий предварительный нагрев до 200-350°С в атмосфере А1 с точкой росы ниже -20°С при давлении Р1, имеющей Н2 менее 3,0% об., последующий нагрев до 600-1000°С в атмосфере А2 с точкой росы ниже -40°С при давлении Р2 выше Р1, имеющей Н2 менее 0,5% об., выдержку в атмосфере А3, имеющей Н2 менее 3,0% об., охлаждение до 400-800°С в атмосфере А4 с точкой росы ниже -30°С, имеющей Н2 менее 2,0% об., выравнивание температуры краев и центра листа в атмосфере А5 с точкой росы ниже -30°С, имеющей Н2 менее 2,0% об., и перемещение листа с помощью устройства с горячими натяжными роликами в ванну металлического расплава для нанесения покрытия в атмосфере А5 с точкой росы ниже -30°С, имеющей Н2 менее 2,0% об., при этом атмосферу А2 непрерывно удаляют в направлении секции печи предварительного нагрева и выдержки, а атмосферы А1, А3, А5 и А6 выпускают периодически или непрерывно через отверстия печи.

Изобретение относится к области мостостроения, в частности к стабилизации геометрических размеров сварных конструкций путем виброрезонансного нагружения, и может быть использовано для снятия остаточных напряжений в сварных главных и продольных балках проезжей части пролетных строений мостов.

Изобретение относится к области металлургии. Для снижения колебаний величины показателя потерь в железе материалов и стабильного получения хороших свойств потерь в железе способ получения листа электротехнической стали с ориентированной структурой, включает обработку по измельчению магнитной доменной структуры посредством облучения электронным пучком, выполняемую в вакуумной камере пониженного давления, поверхности листа, подвергшегося окончательному отжигу, при этом создают перед облучением электронным пучком листа электротехнической стали, смотанного в рулон, осуществляют его нагрев до 50°C или выше, а затем охлаждение листа таким образом, чтобы во время входа в вакуумную камеру пониженного давления лист имел температуру ниже 50°C.

Изобретение относится к области металлургии. Для обеспечения предела текучести > 550 МПа, предела прочности на растяжение TS > 980 МПа и повышенной пластичности и деформируемости лист получают из стали, содержащей, мас.%: 0,15 ≤ C ≤ 0,25, 1,2 ≤ Si ≤ 1,8, 2 ≤ Mn ≤ 2,4, 0,1 ≤ Cr ≤ 0,25, Al ≤ 0,5, остальное Fe и неизбежные примеси, нагревают до температуры между TA1 = Ac3 - 0,45*(Ms - QT) и TA2 = 830°C в течение по меньшей мере 30 с и охлаждают со скоростью выше 30°C/с до температуры закалки QT 180-300°C, затем лист нагревают до температуры PT перераспределения, равной 380-480°C, с выдержкой в течение времени Pt, составляющего 10-300 с, и охлаждают до комнатной температуры со скоростью охлаждения по меньшей мере 25°C/с.

Изобретение относится к области металлообработки и может быть использовано для восстановления и упрочнения деталей. Для повышения эксплуатационной стойкости изделий в индуктор устанавливают изделие, в котором образовались усталостные трещины, с помощью стяжных колец.

Изобретение относится к способу термической обработки неметаллического или металлического изделия. Способ содержит по меньшей мере один этап A) теплопереноса между указанным изделием и жидким теплоносителем A’, содержащим жидкую среду и наночастицы, и по меньшей мере один этап B) теплопереноса между изделием и жидким теплоносителем B’, содержащим жидкую среду и наночастицы.

Изобретение относится к составу охлаждающей жидкости для автомобильного двигателя. Охлаждающая жидкость включает: не содержащее кремнийорганических соединений поверхностно-активное вещество; противовспенивающую присадку, содержащую минеральное масло и диоксид кремния; и основу, при этом основа включает, по меньшей мере, один спирт из группы, состоящей из одноатомного спирта, двухатомного спирта, трехатомного спирта и моноалкилового эфира гликоля, и/или воду, при этом кинематическая вязкость равна 8,5 мм2/с или более при 25°С и 2,0 мм2/с или менее при 100°С, и 100 массовых частей состава охлаждающей жидкости включают от 0,01 до 0,4 массовых частей минерального масла и от 0,003 до 0,1 массовых частей диоксида кремния.

Изобретение относится к способу термической обработки неметаллического или металлического изделия. Способ содержит по меньшей мере один этап A) теплопереноса между указанным изделием и жидким теплоносителем A’, содержащим жидкую среду и наночастицы, и по меньшей мере один этап B) теплопереноса между изделием и жидким теплоносителем B’, содержащим жидкую среду и наночастицы.

Изобретение относится к способу термической обработки неметаллического или металлического изделия. Способ содержит по меньшей мере один этап A) теплопереноса между изделием и жидким теплоносителем A’, содержащим жидкую среду и наночастицы, имеющие размер в поперечном направлении между 26 и 50 мкм.

Изобретение относится к магнитореологическим теплоносителям для теплообменных холодильных и кондиционерных установок и систем. Магнитореологический теплоноситель состоит из жидкости, выбранной из спиртов, многоатомных спиртов, воды, их смесей, полиэтилсилоксанов, и микрочастиц интерметаллического магнитострикционного сплава тербия, диспрозия и железа состава: Tb(0,30-0,44) Dy(0,15-0,30) Fe(0,30-0,50) концентрации 0,1-1,6 мас.

Изобретение относится к способу теплопередачи между металлическим или неметаллическим изделием и жидким теплоносителем, а также к жидкому теплоносителю, и может найти применение для отраслей промышленности, связанных с производством стали, алюминия, нержавеющей стали, меди, железа, медных сплавов, титана, кобальта, металлических композитов, никеля или при получении неметаллических материалов, таких как пластмассы.
Изобретение относится к холодильной и отопительной технике, в частности к жидким рабочим составам для применения в качестве промежуточного хладоносителя или низкозамерзающего теплоносителя.

Группа изобретений может быть использована в машиностроении и автомобильной промышленности. Охлаждающая композиция для двигателя внутреннего сгорания содержит: агент для увеличения вязкости; соли или гидроксиды щелочных металлов; основу.

Предложена композиция эффективной термопасты, содержащая сверхразветвленную олефиновую текучую среду и теплопроводный наполнитель, и способ ее получения. Также указанная термопаста может включать модифицирующие свойства добавки и наполнители.

Изобретение относится к жидкости-теплоносителю для двигателей транспортных средств. Описывается концентрат жидкости-теплоносителя, содержащий более 90 мас.

Изобретение относится к области теплообменной техники, а именно к способу обработки магнитореологической жидкости-теплоносителя для холодильных и кондиционерных систем.

Изобретение относится к непрерывной разливке сортовой заготовки. Вертикальный кристаллизатор (1) с гильзой (14) с теплоотводящими рабочими поверхностями (34), размещенной в неподвижном корпусе, содержит головную и хвостовую части с контурами охлаждения.

Изобретение относится к способу переноса тепла между металлическим или неметаллическим изделием и жидким теплоносителем, содержащим жидкую среду, гидрофобные наночастицы, имеющие размер в поперечном измерении между 26 и 50 мкм, и диспергирующий агент, при этом соотношение по массе концентраций наночастиц и диспергирующего агента составляет между 3 и 18 и при этом наночастицы не содержат углеродных нанотрубок. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 5 ил., 2 табл.

Наверх