太阳能专用导热介质与汽车防冻液的区别
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浅谈分体太阳能导热液导热液作为分体太阳能的“血液”,作用至关重要,选择不当会直接影响分体太阳能的使用效果和寿命,甚至影响消费者的身体健康。
那么,该如何选择太阳能导热液?下面我们来浅谈一下导热液知识。
近几年,随着城镇化发展,分体太阳能以其安全、美观、实用等特点异军突起,迅速步入上升通道。
导热液作为分体太阳能的“血液”,作用至关重要,选择不当会直接影响分体太阳能的使用效果和寿命,甚至影响消费者的身体健康。
随着市场的不断发展,很多防冻液生产企业也逐步进入分体太阳能导热液市场,出现了类似汽车防冻液市场上质量参差不齐、鱼目混珠现象。
下面我们浅谈一下导热液知识。
一、导热液的作用导热作用:集热器利用太阳热能升高导热液温度,与水箱中水产生温差,通过循环,不断发生热交换,从而达到升高水温目的。
防腐作用:导热系统中集热器、循环管路、水泵和水箱等部件是由钢、铸铁、黄铜、紫铜、铝和不锈钢组成,由于不同金属电极电位不同,在电解质作用下易发生电化学腐蚀,同时导热液中醇类物质分解后形成的酸性产物,也促进导热系统腐蚀。
致使循环不畅、堵塞管道,水温升温慢或不升温现象。
若腐蚀穿孔,导热液渗入水箱,会给使用者带来健康隐患。
因而导热液中需加入一定量的防腐蚀添加剂,防止导热系统产生腐蚀。
防垢作用:导热液系统中的水垢来源于水中钙镁等阳离子,这些碱土金属阳离子在热负荷条件下,容易与水中阴离子发生反应生成水垢。
水垢能磨损水泵密封件,降低循环速度,并覆盖在循环管道内壁使金属绝热而降低导热率。
因此,导热液中一定要使用经过软化的去离子水或蒸馏水,防止水垢生成。
防冻作用:水具有良好的导热性,同时水的比热容大,具有很好的吸热性能,是导热液最理想的组分选择。
但水的冰点高,在0℃以下就开始结冰并且体积膨胀,在北方及其他冬天处在0℃以下地区,就无法使用。
因此,在导热液中加入一些能够降低水冰点的物质作为防冻剂,保持在冬天时导热系统不冻结,能持续使用。
二、导热液的组成成分1. 水水是导热液中重要组成部分,不仅因为水具有良好的导热性能,而且二元醇防冻剂只有和水配成一定浓度的水溶液时才能充分发挥其防冻作用,并具有良好流动性。
浅谈分体太阳能导热液导热液作为分体太阳能的“血液”,作用至关重要,选择不当会直接影响分体太阳能的使用效果和寿命,甚至影响消费者的身体健康。
那么,该如何选择太阳能导热液?下面我们来浅谈一下导热液知识。
近几年,随着城镇化发展,分体太阳能以其安全、美观、实用等特点异军突起,迅速步入上升通道。
导热液作为分体太阳能的“血液”,作用至关重要,选择不当会直接影响分体太阳能的使用效果和寿命,甚至影响消费者的身体健康。
随着市场的不断发展,很多防冻液生产企业也逐步进入分体太阳能导热液市场,出现了类似汽车防冻液市场上质量参差不齐、鱼目混珠现象。
下面我们浅谈一下导热液知识。
一、导热液的作用导热作用:集热器利用太阳热能升高导热液温度,与水箱中水产生温差,通过循环,不断发生热交换,从而达到升高水温目的。
防腐作用:导热系统中集热器、循环管路、水泵和水箱等部件是由钢、铸铁、黄铜、紫铜、铝和不锈钢组成,由于不同金属电极电位不同,在电解质作用下易发生电化学腐蚀,同时导热液中醇类物质分解后形成的酸性产物,也促进导热系统腐蚀。
致使循环不畅、堵塞管道,水温升温慢或不升温现象。
若腐蚀穿孔,导热液渗入水箱,会给使用者带来健康隐患。
因而导热液中需加入一定量的防腐蚀添加剂,防止导热系统产生腐蚀。
防垢作用:导热液系统中的水垢来源于水中钙镁等阳离子,这些碱土金属阳离子在热负荷条件下,容易与水中阴离子发生反应生成水垢。
水垢能磨损水泵密封件,降低循环速度,并覆盖在循环管道内壁使金属绝热而降低导热率。
因此,导热液中一定要使用经过软化的去离子水或蒸馏水,防止水垢生成。
防冻作用:水具有良好的导热性,同时水的比热容大,具有很好的吸热性能,是导热液最理想的组分选择。
但水的冰点高,在0℃以下就开始结冰并且体积膨胀,在北方及其他冬天处在0℃以下地区,就无法使用。
因此,在导热液中加入一些能够降低水冰点的物质作为防冻剂,保持在冬天时导热系统不冻结,能持续使用。
二、导热液的组成成分1. 水水是导热液中重要组成部分,不仅因为水具有良好的导热性能,而且二元醇防冻剂只有和水配成一定浓度的水溶液时才能充分发挥其防冻作用,并具有良好流动性。
太阳能专用导热介质与汽车防冻液的区别太阳能专用导热介质与汽车防冻液的区别山东小鸭新能源科技有限公司王刚济南鼎隆化工科技有限公司李刚众所周知,在我国的太阳能行业中真空管式太阳能热水器占有绝对优势,分体式太阳能市场份额很小,据统计,目前平板式太阳能热水器市场占有率仅有10%左右,这一特点不同于全球太阳能市场中平板式太阳能热水器占据主流的现象,十分具有中国特色。
但近几年来这一局势正在发生着深刻变化,平板式太阳能得到了快速发展,而普通的真空管式太阳能下滑速度非常之快超乎寻常,综其原因有以下几点:一是我国的地少人多的国情决定了城镇化过程中必须要走高层住宅的道路,既保障了住房这一民生需要,又实现了节约用地,提高了土地的利用效率,高层住宅的大量兴建必然限制了太阳能一体机的使用,只能在平板式(或分体式)太阳能这一选项上做出抉择;二是我国空气污染严重,太阳能与建筑一体化是节能减排和改善大气环境的一项重要举措,因平板式太阳能具有平面结构、良好的承压性能、系统稳定、安全耐用、易与建筑物美观性相统一等特点,决定了其将取代一体机占据主流的必然趋势;三是平板太阳能热水器经过了几十年的发展,技术已经更趋成熟和完善,热效率有了大幅度的提高,我国的平板式太阳能热水器迎来了长足发展的黄金时期。
在众多平板太阳能生产厂家不断改进生产技术和提高系统换热效率的过程中,在诸如保温、吸热膜层、金属材料等方面采取了积极有效的措施以保证产品的市场竞争力,但很多厂家没有关注导热介质这一关键环节的影响,认为导热介质只要满足防冻这一要求就可以了,因此,在市场上采购了汽车防冻液加注到系统中去,或者找到某些汽车防冻液厂家让其根据汽车防冻液的配方提供导热介质,更有甚者在化工市场采购乙二醇加水稀释(并不添加任何助剂)后直接作为导热介质,这些做法存在诸多不足或隐患。
相信太阳能行业的广大同仁都了解或者听说过近三年内几起太阳能工程出现水箱锈蚀发生泄漏的情况(在此不便一一赘述),其中最主要的原因选择了劣质的导热介质(大部分为产品质量良莠不分、参差不齐的汽车防冻液),非但没有起到缓蚀的效果,反而加速了水箱夹套和铜管的锈蚀,最终酿成了“千里之堤毁于蚁穴”的质量事故。
机动车冷却液的选择和使用随着汽车使用的普及,冷却系统的重要性也逐渐凸显出来。
冷却系统的一个重要组成部分就是冷却液,它可以有效地降低发动机的温度,保持发动机正常的工作温度。
正确选择和使用冷却液对于车辆的正常运行起着重要作用。
在本文中,我们将讨论机动车冷却液的选择和使用。
首先,冷却液的选择非常重要。
冷却液的主要功能是冷却发动机,防止发动机过热。
同时,它还具有防腐和防锈的作用。
根据冷却液的成分,可以将其分为两类:矿物质冷却液和有机酸冷却液。
矿物质冷却液是由水和矿物质组成的,具有很好的导热性能。
它可以有效地降低发动机的温度,适用于高温地区和高负荷的行驶条件。
然而,矿物质冷却液的防锈和防腐能力较弱,需要在规定的时间里进行更换。
有机酸冷却液是由有机酸、辅助添加剂和水组成的。
它具有良好的防锈和防腐性能,能够保护冷却系统的各个部位。
此外,有机酸冷却液的抗腐蚀能力也较强,可以延长更换周期。
相对于矿物质冷却液,有机酸冷却液的价格较高,但其性能更加稳定。
选择冷却液时,还需要根据汽车制造商的推荐选择相应的产品。
汽车制造商通常会在车辆的使用手册中明确写明推荐使用的冷却液品牌和类型,这是因为不同的冷却液具有不同的成分和性能,使用不当可能会造成发动机的故障。
在使用冷却液时,首先需要确保冷却系统是干净的。
在添加新的冷却液之前,应该清洗冷却系统,以去除旧的冷却液和杂质。
清洗冷却系统可以使用专用的清洗剂,将其倒入冷却系统中,然后运行发动机,以便清除积聚在冷却系统中的杂质和沉积物。
在添加冷却液时,应该选择合适的时间和地点,以免造成损失和浪费。
一般来说,最佳的添加时间是在发动机冷却后,也就是车辆停止使用后。
此外,在添加冷却液时,应该确保冷却系统中的压力已经释放,以免发生喷溅事故。
在使用冷却液时,还需要定期检查冷却液的冷却性能和防锈能力。
可以通过检查冷却液的颜色和清晰度来判断其质量。
如果冷却液呈现混浊或发黄的颜色,或者其冷却性能不佳,就应该及时更换。
济南鼎隆化工科技有限公司田胜军济南鼎隆化工科技有限公司李刚众所周知,目前间接换热地太阳能热水系统都要用到导热介质,除了要求沸点在℃以上地使用油性介质外,大部分应使用水基地集环保、长效、阻垢、防腐、缓蚀、防冻、防沸、低泡、热稳定性好和导热效率高等多种优异性能为一体地专用换能液.防冻是太阳能专用导热介质地最基本性能,冰点是衡量介质抗冻性能地指标,但在实际应用过程中,大家对冰点、凝固点、三相点甚至用于润滑油行业地凝点容易混淆,更有甚者将相关概念偷梁换柱进行曲解,随意进行定义,影响了广大同仁对导热介质防冻性能地认识,现就相关问题从物理及化学地基础定义出发进行阐述,以求拨乱反正,为大家提供科学地认识.文档来自于网络搜索使用乙二醇或丙二醇为基础地水溶液作为防冻液很早就在各行各业得到了广泛应用[],目前在间接式太阳能热水系统中作为“血液”起着至关重要地循环热媒作用;以这两种原料为基础地水溶液,根据抗冻剂成分地占比而有着固定地冰点,数据均在版《美国供暖制冷与空调工程师学会手册》中可以查到;并且作为汽车防冻液使用时,冰点也是作为衡量其防冻性能地指标,检测方法是我国地石油化工行业标准[].我们从化学地基本常识可知,凡是能形成晶体地单一物质或者混合物均有特定地凝固点.那么冰点和凝固点是否相同?哪一种或者其他概念更能有效衡量太阳能专用导热介质地防冻性能?下面我们就有关概念进行详细地剖析.文档来自于网络搜索当前,我国日常使用地温度体系为摄氏温标,是由瑞典人摄尔休斯()于年提出:在一个标准大气压()下,把冰水混合物地温度规定为度,也就是水地凝固点[],水地沸腾温度规定为度,根据水地这两个固定温度点对玻璃水银温度计进行分度,两点之间做等分,每一份成为℃,以此为依据扩展到低温和高温.在讨论冰点之前我们还要了解一下水地三相点,三相点指地是纯水地汽、液、固三相平衡之点,固液相地蒸气压相等;化学手册[]上水地三相点温度为℃,这一数值在年召开地第九届重量和度量全会上()被制定作为国际温标六个基本平衡温度之一[];另外,在物理化学中,国际单位制地定义:“热力学温度单位开尔文是水地三相点热力学温度地”,可见三相点温度是一个准确值,实测温度可达,相应三相点地压强约为[],三相点温度为℃.因此,年地国际会议干脆以纯水地三相点为标准,下了一个零点定义,即纯水地三相点以下℃为零点,这就是我们日常用到地冰点(或凝固点)之基准起源.文档来自于网络搜索凝固点是衡量晶体物质由液态转变为固态地重要指标,是在一定压强下该物质固相和液相处于平衡时地温度,这一温度是固定值,而不是温度范围,凝固点是随压强地改变而变化地,对于大多数物质来说,压强地增加,凝固点稍有升高,但是对于水来说,压强增加,凝固点稍有降低,由前文可知,纯水在时地凝固点为℃,而在一个标准大气压()时地凝固点为℃.但是,压强对固体、液体体积地影响都很小,所以压强改变时凝固点变化很小,可以说在我们日常使用和检测中温度计地精确度根本无法体现这一细小变化值.文档来自于网络搜索以上讲地三相点和凝固点都是在纯水地基础上得到地结论,也就是水中不能溶解有空气、溶质等,而日常中我们经常见到地水多多少少都溶解了一些物质,由于浓度不同,凝固点也就不一样,大气压强不同,凝固点也不一样;水中加入溶质后降低了水地凝固点,这就是防冻液地抗冻原理.因此对于以水为基础地溶液也就有了日常使用中不十分严格地“冰点”来代替严格地“凝固点”之概念,冰点通常指地是一个大气压()时水或水溶液地凝固点,是通行地防冻液检验指标[].文档来自于网络搜索近来,行业内有人提出太阳能专用导热介质地冰点和凝点区别,主张导热介质地冰点是溶液开始有结晶出现时地温度,凝点是溶液全部结成一个“冰坨子”时地温度,凝点要比冰点低几度,并且以凝点作为衡量导热介质防冻性能地标准,这一观点是错误和不符合科学常识地.在上述观点中,如果说凝点指地是凝固点地话,这与化学中地基本原理是违背地,在手册中我们都能查到任一浓度乙二醇或丙二醇水溶液地冰点()[],是一个固定值;所谓地凝点低于冰点几度,这只是粗浅地看到了表面现象,没有深入探究其本质,之所以观察到溶液完全凝固时温度低于开始出现结晶时,这是因为出现了过冷现象,这在石油化工行业标准《发动机冷却液冰点测定法》中对这一现象进行了规避,并详细规定了标准地冰点测定与修订方法,使用温度与时间坐标法确定防冻液地冰点[];换句话讲,在达到冰点时,即使维持温度不变,只要外界环境及时吸收掉溶液凝固所放出地热量,溶液也会完全结成一块“冰疙瘩”;如果采用了凝点比冰点要低几度地观点,当外界环境达到冰点时,即使气温维持在冰点不再下降,也会存在平板式太阳能整个换热系统被冻裂地风险.如果说上述观点中凝点指地是润滑油行业之凝点地话,那更是大错特错了,更不能作为衡量导热介质防冻性能地指标,因为润滑油行业地凝点是针对没有明确凝固点地非晶体石油产品而提出地,对于石油产品来讲,所谓“凝固”只是作为整体看失去了流动性,并不是所有组分都变成了固体;凝点地定义是润滑油及深色石油产品在实验条件下冷却到液面不移动时地最高温度,测定方法可依据国标[]:将试样装在规定地试管中,并冷却到预期地温度时,将试管倾斜度经过分钟,观察液面是否移动.文档来自于网络搜索综上所述,凝固点是晶体物质地固有特性,凝点是根据非晶体地石油产品而提出地特定概念;冰点是通行地用来衡量导热介质防冻性能地指标,其实质是一个标准大气压()时导热介质地凝固点.以上概念必须廓清,以免误用误判,给广大用户造成不可估量地损失.文档来自于网络搜索参考文献[] (版美国供暖制冷与空调工程师学会手册)[] 《发动机冷却液冰点测定法》[]陈正学. 水地凝固点、冰点和三相点. 化学通报,():.[], , . , ().文档来自于网络搜索[],. . . . . . . , ().文档来自于网络搜索[]曾春,李绪定. 在无机化学课中讲授三相点、凝固点及水地相图地改革. 青海师专学报,():.文档来自于网络搜索[] 《石油产品凝点测定法》。
太阳能专用导热介质与汽车防冻液的区别山东小鸭新能源科技有限公司王刚济南鼎隆化工科技有限公司李刚众所周知,在我国的太阳能行业中真空管式太阳能热水器占有绝对优势,分体式太阳能市场份额很小,据统计,目前平板式太阳能热水器市场占有率仅有10%左右,这一特点不同于全球太阳能市场中平板式太阳能热水器占据主流的现象,十分具有中国特色。
但近几年来这一局势正在发生着深刻变化,平板式太阳能得到了快速发展,而普通的真空管式太阳能下滑速度非常之快超乎寻常,综其原因有以下几点:一是我国的地少人多的国情决定了城镇化过程中必须要走高层住宅的道路,既保障了住房这一民生需要,又实现了节约用地,提高了土地的利用效率,高层住宅的大量兴建必然限制了太阳能一体机的使用,只能在平板式(或分体式)太阳能这一选项上做出抉择;二是我国空气污染严重,太阳能与建筑一体化是节能减排和改善大气环境的一项重要举措,因平板式太阳能具有平面结构、良好的承压性能、系统稳定、安全耐用、易与建筑物美观性相统一等特点,决定了其将取代一体机占据主流的必然趋势;三是平板太阳能热水器经过了几十年的发展,技术已经更趋成熟和完善,热效率有了大幅度的提高,我国的平板式太阳能热水器迎来了长足发展的黄金时期。
在众多平板太阳能生产厂家不断改进生产技术和提高系统换热效率的过程中,在诸如保温、吸热膜层、金属材料等方面采取了积极有效的措施以保证产品的市场竞争力,但很多厂家没有关注导热介质这一关键环节的影响,认为导热介质只要满足防冻这一要求就可以了,因此,在市场上采购了汽车防冻液加注到系统中去,或者找到某些汽车防冻液厂家让其根据汽车防冻液的配方提供导热介质,更有甚者在化工市场采购乙二醇加水稀释(并不添加任何助剂)后直接作为导热介质,这些做法存在诸多不足或隐患。
相信太阳能行业的广大同仁都了解或者听说过近三年内几起太阳能工程出现水箱锈蚀发生泄漏的情况(在此不便一一赘述),其中最主要的原因选择了劣质的导热介质(大部分为产品质量良莠不分、参差不齐的汽车防冻液),非但没有起到缓蚀的效果,反而加速了水箱夹套和铜管的锈蚀,最终酿成了“千里之堤毁于蚁穴”的质量事故。
太阳能专用导热介质与汽车防冻液的区别Company Document number:WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998太阳能专用导热介质与汽车防冻液的区别山东小鸭新能源科技有限公司王刚济南鼎隆化工科技有限公司李刚众所周知,在我国的太阳能行业中真空管式太阳能热水器占有绝对优势,分体式太阳能市场份额很小,据统计,目前平板式太阳能热水器市场占有率仅有10%左右,这一特点不同于全球太阳能市场中平板式太阳能热水器占据主流的现象,十分具有中国特色。
但近几年来这一局势正在发生着深刻变化,平板式太阳能得到了快速发展,而普通的真空管式太阳能下滑速度非常之快超乎寻常,综其原因有以下几点:一是我国的地少人多的国情决定了城镇化过程中必须要走高层住宅的道路,既保障了住房这一民生需要,又实现了节约用地,提高了土地的利用效率,高层住宅的大量兴建必然限制了太阳能一体机的使用,只能在平板式(或分体式)太阳能这一选项上做出抉择;二是我国空气污染严重,太阳能与建筑一体化是节能减排和改善大气环境的一项重要举措,因平板式太阳能具有平面结构、良好的承压性能、系统稳定、安全耐用、易与建筑物美观性相统一等特点,决定了其将取代一体机占据主流的必然趋势;三是平板太阳能热水器经过了几十年的发展,技术已经更趋成熟和完善,热效率有了大幅度的提高,我国的平板式太阳能热水器迎来了长足发展的黄金时期。
在众多平板太阳能生产厂家不断改进生产技术和提高系统换热效率的过程中,在诸如保温、吸热膜层、金属材料等方面采取了积极有效的措施以保证产品的市场竞争力,但很多厂家没有关注导热介质这一关键环节的影响,认为导热介质只要满足防冻这一要求就可以了,因此,在市场上采购了汽车防冻液加注到系统中去,或者找到某些汽车防冻液厂家让其根据汽车防冻液的配方提供导热介质,更有甚者在化工市场采购乙二醇加水稀释(并不添加任何助剂)后直接作为导热介质,这些做法存在诸多不足或隐患。
汽车防冻液知识一、防冻液介绍内燃车辆的发动机冷却系统是一个由汽缸、夹套与水箱组成的液冷式密闭循环体系。
冷却系统的工作状态直接影响车辆的正常运行及车辆的使用寿命。
防冻液是内燃机循环冷却系统的冷却介质,主要由防冻剂、缓蚀剂、消泡剂、着色剂、防霉剂、缓冲剂等组成。
冬季气温低,为使汽车在冬季低温下仍能继续使用,发动机冷却液都加入了一些能够降低水冰点的物质作为防冻剂,保持在低温天气时冷却系统不冻结。
因此人们有时把冷却液称作“防冻液”或“不冻液”。
防冻液的全称应该叫防冻冷却液,意为有防冻功能的冷却液。
二、防冻液的发展历程在汽车工业发展初期,人们就开始使用的冷却液要比今天简单得多。
最早的冷却介质为纯净水,但是为了确保冬季里发动机能够正常运行,福特汽车公司开始使用甲醇作为高级冷却冷却液。
不久由于甲醇过低的沸点和很强的毒性,直接影响了汽车在冬天的安全运行和使用者的健康,于是到二十世纪三十年代甲醇就被淘汰。
乙醇具有比甲醇更高的沸点和较低的毒性而成为其替代品,长时间占据世界冷却液市场的主流地位,但是到了夏天则要与甲醇一样需要换成纯净水,以防因蒸发而导致发动机过热。
第二次世界大战后大量的军事技术转为民用,发动机强化系数越来越高,发出更多的热量,这就需要选用冷却效果和使用稳定性更好的化学物质来作为冷却液。
于是原本为二次大战军用飞机和军用汽车开发的乙二醇加水的混合液,引起沸点更稳定,而结冰的温度比纯净水还要低,可以再冷却系统内全年使用,因而在战后民用领域内,这种冷却液被广泛使用至今。
汽车工业发展到今天,发动机冷却液已经不仅仅停留在冷却和防冻两大功能上,汽车功率不断的增长,促使能源的小号和不断恶化的环境产生的矛盾日益尖锐,为解决这一矛盾汽车技术迅猛发展,发动机冷却系统中各种金属材料的使用条件日益苛刻,于是很快发动机冷却液的防腐功能,防垢功能和防沸功能成为其主要技术指标。
今天冷却液产品的研发也主要是集中于这五个方面。
目前国内用户对汽车发动机冷却液的人士,基本上还停留在夏天用水作为发动机冷却系统中的工作介质,进入冬季换用冷却液。
导热介质的冰点、凝固点和三相点定义及区别济南鼎隆化工科技有限公司田胜军济南鼎隆化工科技有限公司李刚众所周知,目前间接换热的太阳能热水系统都要用到导热介质,除了要求沸点在150℃以上的使用油性介质外,大部分应使用水基的集环保、长效、阻垢、防腐、缓蚀、防冻、防沸、低泡、热稳定性好和导热效率高等多种优异性能为一体的专用换能液。
防冻是太阳能专用导热介质的最基本性能,冰点是衡量介质抗冻性能的指标,但在实际应用过程中,大家对冰点、凝固点、三相点甚至用于润滑油行业的凝点容易混淆,更有甚者将相关概念偷梁换柱进行曲解,随意进行定义,影响了广大同仁对导热介质防冻性能的认识,现就相关问题从物理及化学的基础定义出发进行阐述,以求拨乱反正,为大家提供科学的认识。
使用乙二醇或丙二醇为基础的水溶液作为防冻液很早就在各行各业得到了广泛应用[1],目前在间接式太阳能热水系统中作为“血液”起着至关重要的循环热媒作用;以这两种原料为基础的水溶液,根据抗冻剂成分的占比而有着固定的冰点,数据均在2009版《美国供暖制冷与空调工程师学会手册》中可以查到;并且作为汽车防冻液使用时,冰点也是作为衡量其防冻性能的指标,检测方法是我国的石油化工行业标准SH/T 0090-91[2]。
我们从化学的基本常识可知,凡是能形成晶体的单一物质或者混合物均有特定的凝固点。
那么冰点和凝固点是否相同?哪一种或者其他概念更能有效衡量太阳能专用导热介质的防冻性能?下面我们就有关概念进行详细的剖析。
当前,我国日常使用的温度体系为摄氏温标,是由瑞典人摄尔休斯(Celsius)于1742年提出:在一个标准大气压(101.325KPa)下,把冰水混合物的温度规定为0度,也就是水的凝固点[3],水的沸腾温度规定为100度,根据水的这两个固定温度点对玻璃水银温度计进行分度,两点之间做100等分,每一份成为1℃,以此为依据扩展到低温和高温。
在讨论冰点之前我们还要了解一下水的三相点,三相点指的是纯水的汽、液、固三相平衡之点,固液相的蒸气压相等;化学手册[4]上水的三相点温度为0.0100℃,这一数值在1948年召开的第九届重量和度量全会上(The 9th General Conference of Weights and Measures)被制定作为国际温标六个基本平衡温度之一[5];另外,在物理化学中,国际单位制的定义:“热力学温度单位开尔文是水的三相点热力学温度的1/273.16”,可见三相点温度273.16K是一个准确值,实测温度可达0.0001K,相应三相点的压强约为610Pa[6],三相点温度为273.16K-273.15K=0.01℃。
浅析太阳能专用导热介质的性能与优劣衡量济南鼎隆化工科技有限公司田胜军山东力诺瑞特新能源有限公司马保林近年来随着世界能源价格的不断上涨和全世界环保意识的增强,面对严峻的节能减排形势,我国正在大力发展和利用清洁的可再生资源,太阳能热水器与建筑一体化是一个极为重要选项。
结合我国的实际情况,城镇化过程中高层建筑的兴建是应对我国人口众多和土地紧张的重要举措,从而带动了壁挂式太阳能热水器的蓬勃发展,近几年来随着平板式太阳能热水器的技术提高和成熟,国内平板太阳能行业进入了高速发展期,年均增长率同比增长在50%以上。
据上所述,相关的配件及原料需求量大增,其中壁挂式太阳能专用导热介质作为影响热水器热效率的关键环节却被众多壁挂式太阳能热水器生产厂家忽视,简单的拿汽车防冻液加注到系统中,这样会带来诸多隐患(具体内容请见《不同体系导热介质的对比》)。
目前关于太阳能专用导热介质没有国标或者行业标准可参考,本文结合2009版《美国供暖制冷与空调工程师学会手册》将对太阳能专用导热介质所应具备的性能和产品的优劣衡量标准进行简要分析,以期能引起行业内有识之士关注和重视。
1、对环境友好出于环境保护和对人身安全的考虑,对环境友好这一特性是对导热介质的最基本要求,这包括两方面的要求:一方面是产品必须环保,对外界环境不会造成污染或者不利影响,比如配方中尽量避免使用磷酸盐以免造成水资源的富氧化;另一方面是产品必须安全无毒,作为与人们日常生活密切相关的产品,万一泄漏时不能危害人的身体,这就要求生产导热介质的原料做到无毒或者低毒,因此配方中不得含有铬酸盐、亚硝酸盐等剧毒物质。
该项性能的衡量指标应该符合LD50>22000mg/kg(大鼠经口)。
2、适宜的抗冻剂防冻性能是导热介质的基础指标,与该项指标密切相关的是抗冻剂,抗冻剂是指能溶于水中而又能降低水的冰点物质,这些物质主要分为无机盐和有机醇两大类:无机盐类比如氯化钠、氯化钙等等,该类溶液缺点是冰点降低有限,更严重的是具有很大的腐蚀性,不适于太阳能系统使用。
太阳能供暖中,集热器中为何不宜加入防冻液?太阳能供暖胡永睦3小时前·逐梦自然负责人优质家居领域创作者很多厂家提出,在太阳能供暖中,集热器中及水箱中应加入防冻液,以应对恶劣天气条件下的集热器及管道防冻问题和集热器结垢问题,我认为此法弊端甚多,不宜采用。
弊端一:防冻液价格较高,且几年后需要更换,会增加初装成本和使用成本。
太阳能供暖所需安装的集热器面积非常大,一般为所需供暖面积的1/3或更多,如果给集热器中加注防冻液,往往需要数百升或数吨、数十吨,一吨防冻液价格约三千元,用上四年左右还得换新的,这会增加太阳能供暖系统的初装成本和使用成本。
弊端二:防冻液系统多为二次换热系统,二次换热肯定没有一次换热系统热利用效率高。
为了防冻和防垢,很多厂家建议集热器中加防冻液,在再水箱中加盘管,进行二次换热后供暖,这势必会增加系统热损,降低太阳能供暖系统热利用效率。
防冻我们可以做排空,就算防冻液冰点低,不怕冻,但是夜间也会自然降温,带走热量,但排空就不一样了,不止可以防冻,更重要的是可以减少热量损失。
防垢我们可以用纯水。
弊端三:防冻液有毒。
市场上所有的防冻液都有毒,只是有的是剧毒,有的是微毒。
水箱盘管一旦发生破损泄漏,轻则会进入供暖末端,重则可能连通生活用水,会造成什么后果不用我多说了吧?弊端四:在过于寒冷的地区,防冻液不能防冻。
防冻液属亦燃品,浓度越高,越易燃易爆,集热器中加注的防冻液,一般为丙二醇,当浓度不超过40%,冰点温度在-30℃以内,而冰点温度为-48.3℃的丙二醇防冻液,浓度为57.8%。
这个冰点温度,在极寒地带,依然会结冰,而防冻液一旦结冰,就会胀破集热器和连接管道,所以很多负责任的厂家都会标明他们生产的集热器在什么地方能用,什么地方不能用。
有的厂家为了防止集热器结冰,至少给集热器中加上了电加热,这不是危言耸听,是我在西宁暖通展上亲眼所见。
弊端五:防冻液腐蚀性强。
防冻液有腐蚀性,会影响集热器、连接管道、供暖末端的使用寿命。
导热材料在能源系统中的应用随着能源需求的不断增加,能源系统的效率成为了一个重要的问题。
在能源转换和传输过程中,热量的损失往往是不可避免的。
为了提高能源系统的效率,导热材料的应用变得越来越重要。
导热材料是一种能够有效传导热量的材料,它具有较高的热导率和导热系数。
在能源系统中,导热材料可以用于提高热量的传输效率,减少热量的损失。
首先,导热材料在能源转换中的应用非常广泛。
在火力发电厂中,燃料燃烧产生的热能需要通过导热材料传递给锅炉中的水,进而产生蒸汽驱动涡轮发电机。
如果导热材料的热导率较低,热能的传输效率将会降低,导致能源转换的效率下降。
其次,导热材料在能源传输中也起到了重要的作用。
在能源传输过程中,例如石油管道、天然气管道等,热量的损失是一个常见的问题。
通过在管道中使用导热材料,可以有效地减少热量的损失,提高能源传输的效率。
此外,在太阳能热水器中,导热材料也被广泛应用,它可以将太阳能吸收器中的热量快速传递给储水箱,提供热水供应。
此外,导热材料还可以在能源储存中发挥重要的作用。
在蓄热系统中,导热材料可以储存大量的热能,并在需要时释放出来。
通过选择合适的导热材料,可以提高蓄热系统的热储存能力,延长热能的释放时间,从而更好地满足能源需求。
导热材料的应用还可以延伸到新能源领域。
例如,光伏发电系统中的太阳能电池板需要将光能转化为电能,而在这个过程中会产生大量的热量。
通过使用导热材料,可以将热量快速传导出去,避免太阳能电池板过热,提高光伏发电系统的效率。
除了以上几个方面,导热材料还可以在能源系统的散热和冷却中发挥重要作用。
在电力设备、电子器件等高功率设备中,热量的散发和冷却是非常关键的。
通过使用导热材料,可以提高热量的传导效率,保持设备的正常运行温度,避免设备过热而引发故障。
总之,导热材料在能源系统中的应用非常广泛。
它可以提高能源转换的效率,减少能源传输过程中的热量损失,增加能源储存能力,提高新能源系统的效率,以及保持设备的正常运行温度。
光伏助剂冷却液一、介绍光伏助剂是指在光伏发电系统中起到辅助作用的物质,其种类繁多,包括冷却液在内。
冷却液在光伏发电系统中起到冷却电池组件的作用,保证光伏系统的高效运行。
二、冷却液的作用冷却液在光伏发电系统中起到以下几个重要作用:1. 降低电池温度光伏电池在工作过程中会产生大量的热量,如果不能及时散热,电池温度将会上升,影响光伏发电系统的效率和寿命。
冷却液通过流动的方式,将电池组件表面的热量带走,降低电池温度,保持光伏系统的高效运行。
2. 防止电池过热当光伏电池温度过高时,会导致电池的效率下降,甚至损坏电池。
冷却液的流动可以有效地降低电池温度,防止电池过热,提高光伏发电系统的稳定性和可靠性。
3. 防止电池冻结在寒冷的冬季,光伏发电系统可能会遭遇严寒天气,电池组件的冻结是一个常见的问题。
冷却液的添加可以降低冻结点,防止电池冻结,保护电池组件的安全运行。
三、常见的冷却液种类根据光伏发电系统的不同需求,常见的冷却液种类有以下几种:1. 水水是一种常见的冷却液,具有良好的导热性能和散热性能。
但是,水的冻结点较高,不适用于寒冷地区的光伏发电系统。
2. 乙二醇水溶液乙二醇水溶液是一种常用的冷却液,可以降低冻结点,适用于寒冷地区的光伏发电系统。
乙二醇水溶液具有良好的导热性能和抗腐蚀性能,但是需要注意的是,乙二醇对环境有一定的毒性,使用时需要严格控制浓度。
3. 丙二醇水溶液丙二醇水溶液也是一种常用的冷却液,与乙二醇水溶液相比,丙二醇对环境的影响较小。
丙二醇水溶液具有良好的导热性能和抗腐蚀性能,适用于光伏发电系统的冷却。
4. 硅油硅油是一种高温冷却液,具有较高的热稳定性和抗氧化性能。
硅油的导热性能较好,适用于高温地区的光伏发电系统。
但是,硅油的成本较高,使用时需要注意防止泄漏和污染环境。
四、冷却液的选择与维护选择适合的冷却液对于光伏发电系统的运行至关重要。
在选择冷却液时,需要考虑以下几个因素:1. 温度要求不同的光伏发电系统对冷却液的温度要求不同,需要根据实际情况选择适当的冷却液。
太阳能专用导热介质与汽车防冻液的区别山东小鸭新能源科技有限公司王刚济南鼎隆化工科技有限公司李刚众所周知,在我国的太阳能行业中真空管式太阳能热水器占有绝对优势,分体式太阳能市场份额很小,据统计,目前平板式太阳能热水器市场占有率仅有10%左右,这一特点不同于全球太阳能市场中平板式太阳能热水器占据主流的现象,十分具有中国特色。
但近几年来这一局势正在发生着深刻变化,平板式太阳能得到了快速发展,而普通的真空管式太阳能下滑速度非常之快超乎寻常,综其原因有以下几点:一是我国的地少人多的国情决定了城镇化过程中必须要走高层住宅的道路,既保障了住房这一民生需要,又实现了节约用地,提高了土地的利用效率,高层住宅的大量兴建必然限制了太阳能一体机的使用,只能在平板式(或分体式)太阳能这一选项上做出抉择;二是我国空气污染严重,太阳能与建筑一体化是节能减排和改善大气环境的一项重要举措,因平板式太阳能具有平面结构、良好的承压性能、系统稳定、安全耐用、易与建筑物美观性相统一等特点,决定了其将取代一体机占据主流的必然趋势;三是平板太阳能热水器经过了几十年的发展,技术已经更趋成熟和完善,热效率有了大幅度的提高,我国的平板式太阳能热水器迎来了长足发展的黄金时期。
在众多平板太阳能生产厂家不断改进生产技术和提高系统换热效率的过程中,在诸如保温、吸热膜层、金属材料等方面采取了积极有效的措施以保证产品的市场竞争力,但很多厂家没有关注导热介质这一关键环节的影响,认为导热介质只要满足防冻这一要求就可以了,因此,在市场上采购了汽车防冻液加注到系统中去,或者找到某些汽车防冻液厂家让其根据汽车防冻液的配方提供导热介质,更有甚者在化工市场采购乙二醇加水稀释(并不添加任何助剂)后直接作为导热介质,这些做法存在诸多不足或隐患。
相信太阳能行业的广大同仁都了解或者听说过近三年内几起太阳能工程出现水箱锈蚀发生泄漏的情况(在此不便一一赘述),其中最主要的原因选择了劣质的导热介质(大部分为产品质量良莠不分、参差不齐的汽车防冻液),非但没有起到缓蚀的效果,反而加速了水箱夹套和铜管的锈蚀,最终酿成了“千里之堤毁于蚁穴”的质量事故。
本文将从多种视角分析不同类型的导热介质对平板太阳能热水器系统的影响,以期给大家提供有益的参考。
1、抗冻剂的对比抗冻剂的选择直接决定了导热介质的档次和质量,目前,在市场上采购到的导热介质大部分为诸多类型的(-25℃)汽车防冻液,在这些防冻液中符合行业标准的原料以乙二醇为主,不符合标准的防冻液之原料可谓五花八门,这其中可能包含甲醇、甘油或者低分子醇(一种价格低廉、比重可达1.35的不明物质),报价也很低,从3.3元/kg至5.5元/公斤都有,若以甘油为原料还好点,除了有一定缺点外还可以用(可见此前文章《浅析导热介质的性能及优劣衡量》),但若用其他两种物质,防冻液质量就另当别论了。
在此我们以-25℃的汽车防冻液为例简单的核算一下成本,现在乙二醇的价格(含运费到厂价)约为7200元/吨,乙二醇比例约在45%,包装成本约在1000元/吨,各种助剂总成本约在800元/吨,其他成本(人工、设备、厂房等)约在500元/吨,在不加利润的情况下总成本已接近了5500元/吨,那低于这个价格的产品原料是否为乙二醇不言而喻了。
实验表明,防冻液中一旦含有甲醇有以下隐患:一是甲醇的存在增大了防冻液的腐蚀性;二是防冻液的沸点只有80-90℃,根本不适于太阳能系统使用;三是若传热系统为密闭模式,甲醇挥发后,夹套或者铜管内的压力在高温下迅速增大,容易使水箱或者铜管变形直至损坏泄漏;四是在系统非密封的情况下,甲醇常温下就易挥发,更不用说高温下的挥发速度,加注到太阳能系统中后,随着甲醇的挥发,导热介质的冰点也随之升高,本来冰点是-25℃,但冰点最终可能上升至零下十几度,整个系统冻裂的风险性非常大。
至于低分子醇,不知其到底是何物,无法评价防冻液的各种性能及隐患。
太阳能导热介质应该是无毒或者微毒,常用的原料应该是丙二醇或者乙二醇,乙二醇的毒性大于丙二醇,丙二醇属于安全无毒原料(LD>20000mg/kg),从长远来讲,丙二醇50型导热介质是无毒环保的产品,符合今后的发展方向,但是现在丙二醇市场价格处于高位运行,成本高影响了产品的推广。
乙二醇型导热介质在不添加剧毒的亚硝酸钠和铬酸盐的前提下,属于微毒产品,由于价位适中,产品有一定的市场占有率。
2、冰点的对比如将汽车防冻液作为太阳能导热介质,目前在市场上能够采购到的产品规格基本为-25℃和-35℃两种,在针对不同地区时无法进行细致的划分。
我们在长期实践的基础上,根据经验提出如下观点:作为太阳能导热介质不同于汽车防冻液,汽车是可移动物体,其活动范围大,具有不确定性,所以要求汽车中加注的防冻液冰点适用区域必须辽阔,留出的冰点冗余要大;但是分体式太阳能固定好后是不可移动的,冰点冗余要根据太阳能热水器使用的地区而确定,因此有必要对导热介质的使用区域和冰点进行细分;我们建议进行如下划分(仅供参考,还可以因地制宜进行更细致的划分):(1)珠三角地区使用冰点为-10℃的导热介质;(2)长江以南区域使用冰点为-15℃的导热介质;(3)黄河以南区域使用冰点为-20℃的导热介质;(4)北京以北黄河以南区域使用冰点为-25℃的导热介质;(5)东三省根据不同地区特点确定更低冰点的导热介质。
进行如此划分,我们基于如下两点考虑:(1)冰点越低,导热介质中水的含量越低;反之,水的含量越高。
众所周知,水的含量越高,导热介质的换热效率越高,因此使用高冰点的导热介质,太阳能系统的热效率更高,在市场竞争惨烈的今天,可以使产品在换热效果方面处于领先地位;(2)同种品质的导热介质,冰点越高,其乙二醇或者丙二醇的含量越低,成本越低,因此可以降低采购成本,这是所有太阳能生产厂家都希望看到和得到的皆大欢喜之结果。
3、针对材质的对比根据常识我们知道,汽车发动机和冷却系统等部件材质为压铸铝合金、铸铁、钢、黄铜、紫铜、焊锡等,其中铸铝是系统中的大部分零件的材质,铸铝件是最易受腐蚀和容易损坏的环节,因此,汽车防冻液的缓蚀和pH值设计主要针对铸铝,并且还要全面的对其他金属腐蚀进行预防。
目前,在分体式太阳能系统中金属材质为碳钢、黄铜、紫铜和不锈钢,因此,太阳能专用导热介质的缓蚀和pH值设计应针对其系统本身使用的金属材质进行专业预防,而不能以汽车发动机和冷却系统的金属材质为标准和依据。
鉴于以上情况,可能大家以为汽车防冻液或者基于汽车防冻液配方所做的太阳能导热介质对金属材质的缓蚀要比太阳能专用导热介质更加全面,但事实并非如此:一是汽车冷却系统和太阳能换热系统所用金属材料不同,对防冻液的缓蚀和pH值(具体差异见随后内容)的要求也不同,选用合适的专用产品才是王道;二是在防冻液中添加各种助剂的总量是有限的,在太阳能专用导热介质中添加各种专用助剂就应该仅限于系统中的金属材质,而不能加入与系统金属无关的助剂,这样有利于增大专用助剂的添加量,也就是说集中优势力量解决关键问题,使导热介质的缓蚀效率和使用时限得到更大的提高。
4、缓蚀助剂的对比缓蚀助剂是导热介质的重要组分,对产品的缓蚀性能起着决定性作用。
据前述内容,汽车防冻液或基于汽车防冻液配方所做的太阳能导热介质,其缓蚀助剂选择上主要针对铸铝和黑色金属,根据中华人民共和国石油化工行业标准NB/SH/T 0521-2010《乙二醇型和丙二醇型发动机冷却液》的要求可知,配方中添加的缓蚀助剂主要是偏硅酸钠和亚硝酸钠,这两种是最便宜和最容易得到无机缓蚀剂,偏硅酸钠虽然是有效的铝缓蚀剂,但受热很容易形成絮状胶体并且沉淀下来,造成如下后果:(1)防冻液中的缓蚀助剂已形成沉淀析出无法起到缓蚀作用;(2)太阳能系统因为污垢附着在夹套或者管道内降低了导热介质的流速,降低换热效率,并增加了锈蚀风险。
亚硝酸钠是有效的黑色金属缓蚀剂,剧毒,在汽车防冻液中应用没有太多限制,但是作为民用的太阳能产品,应该限制其使用。
目前,很多太阳能厂家就是用汽车防冻液作为导热介质加注到系统中,结果就是缓蚀助剂不对路,出现了前述现象,非但起不到缓蚀效果,更加剧了腐蚀的发生,太阳能换热系统很容易发生腐蚀从而泄漏损坏。
太阳能专用导热介质应该有针对性的对系统中的金属材质进行专业缓蚀,因此配方中必须添加如下助剂:紫铜专用缓蚀剂、黄铜专用缓蚀剂、碳钢专用缓蚀剂和不锈钢专用缓蚀剂,这些助剂必须做到如下几点:(1)助剂毒性低毒或者无毒;(2)助剂与溶液有良好的相溶性,无论在低温、常温或者高温下,都不得析出;(3)助剂具有高效缓蚀性能,并且具有长久的缓蚀效果;(4)尽量避免使用稳定性差的无机缓蚀助剂。
另外针对目前有个别太阳能厂家选用铝压铸集热板的情况,配方中应该添加高效的国外进口有机铝专用缓蚀剂,但不能添加稳定性差的偏硅酸钠,以便起到良好的缓蚀效果。
5、毒性的对比在讨论导热介质的毒性之前,让我们先了解一下毒性衡量标准以及分级。
通常物质的毒性通过急性毒性来测定,以大鼠经口LD50值为指标判定毒性大小,大鼠经口LD50值是指把不同剂量的被试验物质经口注入大鼠体内,在14天内足以使占全体数量50%的个体在试验条件下致死的剂量称为LD50(致死量50%),一般用每公斤体重所使用的毒物毫克数表示(即mg/kg)。
根据我国《工业化学品毒性鉴定规范及实验方法》并参考美国科学院对毒性物质的划分,可将毒性分级如下:剧毒 LD50(大鼠经口)≤5mg/kg高毒 5mg/kg<LD50(大鼠经口)≤50mg/kg中等毒性 50mg/kg<LD50(大鼠经口)≤500mg/kg低毒 500mg/kg<LD50(大鼠经口)≤5000mg/kg微毒 5000mg/kg<LD50(大鼠经口)≤15000mg/kg无毒 LD50(大鼠经口)>15000mg/kg太阳能专用导热介质不同于汽车防冻液,与老百姓的日常生活密切相关,万一发生泄露时有与水、饮食和个人皮肤等混合或接触的风险存在,因此要求产品必须无毒或微毒。
最常用的防冻剂是乙二醇和丙二醇,乙二醇的毒性是微毒(大鼠经口LD50为5900mg-13400mg/kg),丙二醇的毒性是无毒(大鼠经口LD50为20000mg/kg),两者与水混合制备成导热介质后在不添加有毒的助剂前提下均能达到微毒或无毒的要求。
但是,用汽车防冻液直接作为太阳能导热介质或者基于汽车防冻液配方所做的太阳能导热介质,根据NB/SH/T 0521-2010《乙二醇型和丙二醇型发动机冷却液》的要求,配方中加入了大量的剧毒物质亚硝酸钠,有的还加入另一种剧毒物质重铬酸盐,最终产品的LD50(大鼠经口)在10-15mg/kg,属于高毒物质,用在太阳能换热系统中存在很大的安全风险,很显然是不合适和不应该使用的。