專利名稱：熱交換系熱媒及其應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種熱交換系熱媒及其應用，尤指以水液為基材，配合熱交換器為具有內壓，而能滿足轉載熱的強度，和明確解決環保課題。
背景技術：
有關熱交換裝置，一般為工業用之恒溫維持裝置，或室內取暖之循環式油葉電暖器，其里部轉載熱之媒體為由礦物油為之，雖然礦物油的比熱較低而易于吸熱，但由于其油體本身黏滯系數高而不易流動，且油質受到電加熱器的高溫熱作，常會形成焦化作用，而在加熱器表面形成一焦炭層影響發熱功率，且該油質易于劣化失去有效帶熱作用，一般使用約三年必須重新更換，而工業用者則甚至半年需求更換，更換后之廢油則形成一大污染問題，更容易因漏油形成電氣短路點燃礦物油造成火災導致人身及財產損失。
發明內容本發明的目的在于提供一種熱交換系熱媒及其應用，尤指應用于閉回路循環熱交換器轉載熱質之熱媒，它主要是以水液為基材混合改善劑料為熱媒，填充于一具有內壓對抗之熱交換系循環路徑之中。
本發明利用水液為基材，混合改善劑料為熱媒，其物理性質改善載熱條件及相變溫度，實施于一具內壓之閉回路式熱交換系路徑之中，更可擴大水液相變溫度，而符合熱交換系之性能需求，并能轉載滿足熱的強度。
本發明再一目的，是該水液里部可填充有高熱導之載熱粒子，藉由該載熱粒子可獲得快速帶熱效果。
本發明第二目的為該閉回路熱交換系統之路徑空間為可接受一壓力值，得是可產生較高內壓，而提升水液沸點溫度。
本發明第三目的為該閉回路熱交換系統之路徑空間為接受熱媒填入，熱媒之容積比約70-85％，而預留有膨漲吸收空間。
本發明第四目的為該水液為了對抗低溫而可加熱防凍劑，使降低其凝結溫度。
依據本發明實施，可獲以下優點1.具有無污染及不燃性的安全特性。
2.拋棄時無環保回收問題。
3.系統泄漏無環境污染問題。
4.因不可燃，泄漏后對于居家物品如地毯等不會有污染及助燃之行為。
圖1為熱交換系統圖。
圖2為本發明電暖器應用圖。
圖3為圖2之側視圖。
元件符號說明吸熱端...1 路徑...10 熱交換系..100緩沖柜...11 釋壓閥...110 熱沉端...2熱媒...3加熱器...4電熱裝置..40殼體..41葉片式電暖器..5 葉片...51分流側...511集流側...512 管路...52長邊側...521 短邊側..52具體實施方式
有關本發明之詳細說明，首先請參閱圖1所示，本發明為應用在熱交換系100，熱交換系100設有一吸熱端1，經路徑10而回向結合熱沉端2，熱媒3則填充于系統路徑10之中，并串接吸熱端1及熱沉端2，若實施于電子機器冷卻系，則在熱沉端2的外端可利用風力馬達驅散熱溫，而吸熱端1可親合發生廢熱之電子組件。
若熱交換系100應用于室內取暖提升環境空氣溫度之加溫器，則利用一加熱器4以對熱媒3產生熱作，加熱器4為電熱工作，由電熱裝置40發生熱電工作，外圍有導熱殼體41所包封。
熱交換系100相關熱媒3填布路徑，為具有一可抗拒內壓之容置空間，利用其內壓對抗，則可提升水液沸點溫度，一般水液在吸熱到達100℃時則會產生相變氣化，其氣化會形成膨脹壓力，以危害到交換系統之結構，相關水液由液態至氣態變化的一個主要條件，除溫度外，為一壓力與沸點的關系，由克拉貝隆方程式ΔP/ΔT＝λ/T(V2-V1)，其中λ為潛熱，T是沸點，V2為氣態的容積比，V1為液態的容積比，由此我們了解壓力大的時候，其沸點會跟著提升，也就是在一壓力容器之下，其水的沸點溫度會與其壓力值的大小成正比，如是可提高上升水液的沸點溫度。
本發明實施以壓力容器之觀念，讓該水液之沸點可提升約到達125℃，其條件為交換系統之內壓允許在0.15Mpa的壓力值為前提，依據本發明實驗，水性溶液在一大氣壓(常壓)下之沸點約100℃，利用密閉容器壓力為0.1Mpa的時候，其沸點提高到達約120℃，而內壓設定為0.15Mpa，則沸點可到達約125℃，又該沸點提高在125℃，則相同可受到國際安全標準UL130℃以下之規范，或歐洲IEC小于110℃以下規范，若配合歐洲之規格，其壓力相對可調降，使溫度在110℃以下，該安全標準溫度為應用在室內取暖葉片式電暖器的升溫規格，利用該安全溫度，可適當轉載出電暖器熱量，而緩和對室內溫度作加溫。
熱媒3填充于熱交換系100的內部路徑空間之中，所填入之容積比約70-85％為佳，使路徑空間預留有約15-30％的靜態空間，該預留空間，則可吸收熱媒3異常相變后膨漲之體積，如環境溫度下降到其冰點以下使熱媒3結冰時所發生之膨漲體積，或電加熱器異常工作使熱媒3溫超過沸點相變后氣體漲壓之膨漲體積，得由該預留空間作前置性安全防護。
加熱器表面提供水液親合交遞熱能，在微小單位面積，若該點熱能集中較高，且水液流速相對不足的情況下，親合該面積的水液會急速升溫氣化，形成球狀氣泡，又該氣泡一切面為交割在加熱器表面而形成氣穴，本發明提供輔助解決方案如下水的比熱大于礦物油，整體升溫慢，加熱器表面過熱而造成的氣泡氣穴現象。
解決方式1.水中加導熱粒子迅速將加熱器表面高溫帶走并加速氣泡脫離速度消除氣泡。
2.加熱器表面毛孔化，利用毛孔粗面凹凸落差結構及二點溫差，使生成之氣泡無法穩定落置而驅離。
3.加熱器表面布置網狀結構，利用網構線材桿身破壞氣泡結構而將之破壞分解。
4.加熱器連動超音波震動裝置，利用震蕩能量使氣泡與加熱器表面交結部位切開位移，加上水壓及液體內聚力，而使氣泡脫離。
一般而言，加溫用之熱交換系統，其目的為將加熱器之熱能快速往目的地帶放，其速率越高為佳，昔用利用礦物油有黏滯性的問題，使產生回流緩慢，和因緩慢可能造成管路之平流層，而中心之熱質無法與管壁或熱沉端結構組件表面親合，失去交換功能作用。
本發明利用水液低黏滯性，則其循環速率可增加，由于速度增加，則易于在路徑中形成紊流，利用該紊流可讓管路中心之熱媒所運載熱質，易于與外圍混合而親合管路壁面，達成管路內中心點及外圍之液體易于紊流，親合管壁而向外交換熱能。
本發明之熱媒為了改善其物理性質，在百分比的水液中，可填充約15-50％之改善劑，該改善劑為防腐劑或絕緣劑或乙二醇防凍劑，利用乙二醇防凍劑可降低其凝結溫度約在-15--40℃，因此若應用在天寒地凍的居家環境的室內，則可避免熱媒因凍結而無法作動。
本發明進一步在熱媒3里部填充有低比熱之載熱粒子，該載熱粒子為金屬微粒或氧化物微粒，上述微粒可經奈米化使易于被水液載動，利用導熱粒子低比熱之特性，而易于在吸熱端吸熱，并藉由水液快速運送而在熱沉端快速放送熱溫。
該奈米微粒藉由加入水溶性分散劑，從而達到使奈米微粒在水基液態傳媒中均勻穩定分布熱媒3進一步可利用純水為基材，避免雜質及可維持穩定之物理性。
熱交換系100相關熱媒3流布之路徑為具有抗壓性，在熱媒3填充前可操作為真空狀態或以熱態填充形成負壓，事后填布熱媒以真空填充方式或負壓填充，則可避免里部空氣殘存，從而避免對熱交換器的腐蝕。
若如上述以真空填充之實施，鄰近吸熱端1的位置，需結合有一緩沖柜11，該緩沖柜11為吸收超額壓力，避免加熱器4因電流不穩所產生之異常狀況發生系統內部高壓時，可作為壓力之緩沖，形成異狀安全防護，該緩沖柜11進一步可設有釋壓閥110。
請再參閱圖2所示，依據本發明實施可應用在葉片式電暖器5，該電暖器5是由多數葉片51并排之后，上下端串通結合為分流側511及集流側512，分流側511里部設有加熱器4，葉片導通分流側511及集流側512之間，形成有管路52，該管路52為一長孔狀之截面，設有長邊側521及短邊側522，兩者之比例以大于等于6∶1為佳。
請再參閱圖3所示，葉片式電暖器5是由多數葉片51上下結合分流側511及集流側512所構成一循環回路，在分流側511里部設有電熱作用之加熱器4，加熱器4對里部之熱媒3產生熱作，提升其溫度之后，熱媒3則經由葉片51所設管路52往上浮流，該伏流過程之動力為由加熱器加溫作用，使物質熱應變產生伏流動態效應，藉由該伏流而達成一冷熱循環回流作動線。
由于水液為低黏滯性，因此在管路52里部可快速通流，其快速通流之流速則可讓路徑中之熱媒產生紊流，紊流狀態易于接觸管路52之內壁面，使該熱質與管路內壁面產生熱交換。
又該管路52(請參閱圖2所示)其長邊側521及短邊側522所以形成6∶1的狀態，為利用短邊側可拉近長邊側內壁相對的距離，而減低距離后，依雷諾數形成紊流之值，由公式取得密度ρ×流速V×內側距離D/粘滯系數μ所決定，其中若短邊側之值較小，相對D值較小的時候，則易于突破臨界雷諾數，使管內流易于形成紊流，依據本發明之實驗結果，應用水液之黏滯系數相乘后，其管路截面長短邊之比為長邊側為六，短邊側為一(D值)為佳。
權利要求
1.一種熱交換系熱媒及其應用，尤指應用于閉回路循環熱交換器轉載熱質之熱媒，其特征在于它主要是以水液為基材，混合物理性改善劑料。
2.根據權利要求第1項所述之熱交換系熱媒及其應用，其特征為該改善劑之比例約15-50％。
3.根據權利要求第1項所述之熱交換系熱媒及其應用，其特征為該改善劑為乙二醇防凍劑。
4.根據權利要求第1項所述之熱交換系熱媒及其應用，其特征為該改善劑為高導熱之載熱粒子。
5.根據權利要求第4項所述之熱交換系熱媒及其應用，其特征為該載熱粒子為金屬微粒
6.根據權利要求第4項所述之熱交換系熱媒及其應用，其特征為該導熱粒子為氧化物。
7.根據權利要求第5項所述之熱交換系熱媒及其應用，其特征為該金屬微粒為奈米化。
8.根據權利要求第1項所述之熱交換系熱媒及其應用，其特征為該水液為純水。
9.一種熱交換系熱媒及其應用，尤指提供一種閉回路循環熱交換系轉載熱質之熱媒，其特征在于它主要是以水液為基材混合改善劑料為熱媒，填充于一具有內壓對抗之熱交換系循環路徑之中。
10.根據權利要求第9項所述之熱交換系熱媒及其應用，其特征為熱煤填入熱交換路徑空間之容積比約為70-85％。
11.根據權利要求第9項所述之熱交換系熱媒及其應用，其特征為該熱交換系為室內取暖之葉片式電暖器，該電暖器之散熱葉片所設管路之截面為長孔狀。
12.根據權利要求第11項所述之熱交換系熱媒及其應用，其特征為該長孔截面具有長邊側及短邊側，兩者之比例為大于等于6∶1。
13.根據權利要求第9項所述之熱交換系熱媒及其應用，其特征為該熱媒填布有約15-50％的改善劑。
14.根據權利要求第13項所述之熱交換系熱媒及其應用，其特征為該改善劑為乙二醇。
15.根據權利要求第9項所述之熱交換系熱媒及其應用，其特征為該熱媒里部填充分布有導熱粒子。
16.根據權利要求第15項所述之熱交換系熱媒及其應用，其特征為導熱粒子為金屬微粒。
17.根據權利要求第15項所述之熱交換系熱媒及其應用，其特征為該導熱粒子為氧化物。
18.根據權利要求第16項所述之熱交換系熱媒及其應用，其特征為該金屬微粒為經奈米化。
19.根據權利要求第17項所述之熱交換系熱媒及其應用，其特征為該氧化物為經奈米化之粒子。
全文摘要
本發明涉及一種熱交換系熱媒及其應用，尤指提供閉回路循環熱交換系轉載熱質之熱媒，主要是以水液為基材，混合改善劑料或載熱粒子均勻混合而成液態熱媒，填布于閉回路熱交換系循環路徑中，該路徑為一壓力空間，利用其內壓提升水液沸點以及下降冰點相變溫度，以符合實施要求，及使轉載熱的強度可滿足和明確解決環保課題。
文檔編號C09K5/04GK1872941SQ200610036110
公開日2006年12月6日 申請日期2006年6月27日 優先權日2006年6月27日
發明者巫嘉雄 申請人:巫嘉雄