【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及能量传输系统，该能量传输系统包括热回路，该热回路具有被配置成执行热力循环和/或能量传输过程的工作流体。此外，本专利技术涉及制造能量传输系统的方法。另外，本专利技术涉及提高能量传输系统中的工作流体的热稳定性极限温度的方法。
技术介绍
1、能量传输系统是众所周知的，并且广泛用于各种应用中。典型地，工作流体，可能包括传热流体，被用于热回路中，该热回路被配置成执行热力循环和/或能量传输过程。例如，各种热转换系统利用有机流体作为传热介质或工作流体来实现热力循环。示例性应用是热泵、热油浴、聚光太阳能集热器和有机朗肯循环(organic rankine cycle，orc)发电机。
2、然而，能量传输系统的性能通常受到它们所采用的工作流体(例如，有机流体)的热稳定性的限制，尤其是在相对较高的工作温度下。更具体地，在某一温度阈值以上，有机分子可能通过分解成更小的化合物而开始分解，并且原始有机流体的性能可能会丧失。这可能导致能量传输系统的性能大幅下降，甚至随着时间的推移导致系统故障。另外，这种不利影响还可能导致环境或安全危害。由分解过程产生的有机化合物可能例如是有毒的和/或导致在管道和热交换器内形成固体层，这会降低热传递或甚至阻塞流通通道。为了有效地防止这种情况，有机流体必须一直在其热稳定性极限以下的温度下工作，从而限制应用的最大性能。
3、在许多情况下，对于作为容纳材料的不锈钢，目前在高温应用中采用的有机流体的热稳定性不超过400℃至425℃。例如，对于作为容纳材料的不锈钢，工业加热器和太阳能抛物面槽的热油
4、混合物的使用可以提升有机传热介质/工作流体的热稳定性。其思想是，在相同的温度水平下，有机流体的混合物比混合物的单一纯流体的分解速率更低。然而，这种混合物的使用可能仅允许能量传输系统中的工作流体的热稳定性极限温度的有限增加。
5、人们强烈希望以可靠的方式提高能量传输系统的性能。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种消除上述缺点中的至少一个的方法和系统。
2、附加地或替代性地，本专利技术的目的是提高能量传输系统的性能。
3、附加地或替代性地，本专利技术的目的是提高能量传输系统的可靠性和/或降低能量传输系统的维护成本。
4、附加地或替代性地，本专利技术的目的是改进能量传输系统的设计。
5、附加地或替代性地，本专利技术的目的是提高能量传输系统中的工作流体的热稳定性极限温度。
6、附加地或替代性地，本专利技术的目的是提高能量传输系统中可实现的效率。
7、对此，本专利技术提供了一种能量传输系统，该能量传输系统包括热回路，该热回路具有被配置成执行热力循环和/或能量传输过程的工作流体，该热回路包括用于输送工作流体的管道系统以及至少一个能量传输装置；其中该能量传输装置被配置成将一部分能量从热回路的一部分传输到热回路的另一部分；并且其中，该热回路的至少一部分包括位于与工作流体接触的表面上的涂层，其中该涂层包括惰性材料，该惰性材料在操作期间相对于该工作流体是惰性的，并且在550k以上的温度下保持结构完整性，并且其中，处于纯净状态/纯净形态下的该惰性材料在室温下的热导率在50w/mk以上。有利地，处于纯净状态的惰性材料在室温下的热导率在500w/mk以上。
8、能量传输系统的性能通常受到工作流体的稳定性极限温度的限制。工作流体可以在能量传输系统的热回路中使用的温度取决于其稳定性极限温度。热回路中的工作流体的温度保持在其热稳定性温度以下，以防止诸如流体分解的有害影响。以这种方式，工作流体被新的工作流体替代的频率可以降低。例如，可以延迟甚至是避免工作流体的定期更换。
9、本专利技术的优点是，由于涂层的存在，工作流体可以在接近或高于其热稳定性极限温度的较高温度下被有效地使用，例如，当与不锈钢一起使用时，工作流体可以用在热回路的至少一些部分中，在热回路的这些部分中，涂层设置在固体材料与工作流体之间的接触表面上。以这种方式，可以有效地提高能量传输系统的性能。根据优选实施例，工作流体在至少570k的温度下使用。有利地，可以获得更具成本效益的解决方案。附加地或替代性地，能量传输系统可能需要较少的维护。
10、涂层可以设置与工作流体接触的惰性表面，从而使得所述工作流体的热稳定性更高。选择涂层的材料性能，使得可以提高工作流体的稳定性极限温度。因此，可以改进能量传输系统的设计。
11、可选地，当在热回路中与不锈钢接触时，设置涂层以用于防止工作流体在接近或高于热稳定性极限温度的较高温度下变质和/或降解。例如，涂层可以是具有特定纳米结构的碳基层，其可以有效地增加工作流体在较高温度下(特别是在570k以上的温度下)的稳定性。
12、可选地，涂层仅施加在热回路中发生高温热传递的位置或附近位置处的与工作流体接触的表面上。
13、可选地，能量传输系统被配置成：针对涂覆有涂层的表面的材料，将工作流体加热到其热稳定性极限温度以上的温度。例如，涂覆有涂层的一个或多个表面可以由不锈钢制成。因此，在这些情况下，能量传输系统可以被配置成：针对作为未涂覆的容纳材料的不锈钢，将工作流体加热到在其热稳定性极限温度以上的升高的温度，特别是至少570k的温度。有利地，该系统可以有效地提高工作流体的热稳定性极限。
14、将理解的是，管道系统可以包括用于输送工作流体的管道、导管、通道、孔和/或其它部件，例如储液器、泵等。在一些示例中，管道系统的一个或多个(内)表面涂覆有惰性材料。
15、可选地，惰性材料的损伤温度在620k以上，优选地在670k以上，甚至更优选地在690k以上。
16、损伤温度是涂层的机械性能及其结构完整性开始退化的温度。以这种方式，涂层可以有效地用于提高能量传输系统的热回路中的工作流体的热稳定性极限温度。因此，可以提高能量传输系统中可实现的效率。
17、可选地，涂层包括作为涂层材料的碳化硅。可选地，(处于纯净状态/纯净形态的)涂层材料在环境温度下的热导率在60至120。
18、可选地，处于纯净状态/纯净形态下的惰性材料在室温下的热导率在1000w/mk以上。惰性材料的这种相对较高的热导率可能是有益的。
19、在优选的实施例中，处于纯净状态/纯净形态的惰性材料的热导率在500w/mk至5000w/mk的范围内，更优选地在室温下的热导率在1000w/mk至5000w/mk的范围内。
20、优选的是，惰性材料具有高导热性。这种高热导率结合其惰性性能可以使得工作流体的热稳定性极限温度更高，从而能够增强能量传输系统的性能和/或效率，而不会导致传热设备的传热性能降低。
21、可选地，惰性材料本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种能量传输系统，包括：热回路，所述热回路具有被配置成执行热力循环和/或能量传输过程的工作流体，所述热回路包括用于输送所述工作流体的管道系统以及至少一个能量传输装置；其中，所述能量传输装置被配置成将一部分能量从所述热回路的一部分传输到所述热回路的另一部分；并且其中，所述热回路的至少一部分包括位于与所述工作流体接触的表面上的涂层，其中，所述涂层包括惰性材料，所述惰性材料在操作期间相对于所述工作流体是惰性的，并且在550K以上的温度下保持结构完整性，并且其中，处于纯净状态/纯净形态的所述惰性材料在室温下的热导率在500W/mK以上，优选地在室温下的热导率在1000W/mK以上。
2.根据权利要求1所述的能量传输系统，其中，所述惰性材料的损伤温度在620K以上，优选地在670K以上，更优选地在690K以上。
3.根据权利要求1或2所述的能量传输系统，其中，处于所述纯净状态/纯净形态的所述惰性材料在室温下的热导率在500W/mK至5000W/mK的范围内。
4.根据前述权利要求中任一项所述的能量传输系统，其中，所述惰性材料是石墨烯或包含石墨烯。p>
5.根据前述权利要求中任一项所述的能量传输系统，其中，所述涂层仅局部施加在所述热回路的一个或多个部分中。
6.根据前述权利要求中任一项所述的能量传输系统，其中，所述能量传输系统的传热回路包括第一部分和第二部分，其中，所述第一部分被配置成在第一温度范围内输送所述工作流体，并且其中，所述第二部分被配置成在第二温度范围内输送所述工作流体；其中，所述第一温度范围在550K以下，优选地在520K以下，并且其中，所述第二温度范围在570K以上，优选地在600K以上；并且其中，仅在所述传热回路的所述第二部分中的与所述工作流体接触的表面涂覆有所述涂层。
7.根据权利要求6所述的能量传输系统，其中，所述第二温度范围在570K至870K之间，优选地在573K至870K之间，更优选地在600K至820K之间。
8.根据前述权利要求中任一项所述的能量传输系统，其中，所述涂层形成一个表面，优选地所述表面的厚度在1微米至2000微米的范围内，更优选地所述表面的厚度在10微米至2000微米的范围内，更加优选地所述表面的厚度在15微米至1000微米的范围内，最优选地所述表面的厚度在30微米至500微米的范围内。
9.根据前述权利要求中任一项所述的能量传输系统，其中，所述工作流体是无腐蚀性的。
10.根据前述权利要求中任一项所述的能量传输系统，其中，所述工作流体是有机液体。
11.根据前述权利要求中任一项所述的能量传输系统，其中，所述涂层形成一层光滑薄膜，所述光滑薄膜的表面粗糙度在约0.1微米至5微米的范围内。
12.根据前述权利要求中任一项所述的能量传输系统，其中，所述热量传输系统是热油系统、地热循环或聚光太阳能集热器系统、诸如有机朗肯循环发电机的热转换系统、或者热泵系统。
13.根据前述权利要求中任一项所述的能量传输系统，其中，涂覆有所述涂层的一个或多个所述表面由不锈钢制成。
14.一种制造能量传输系统的方法，所述方法包括：
15.一种提高能量传输系统中的工作流体的热稳定性极限温度的方法，所述方法包括：使用涂层来涂覆与所述工作流体接触的一个或多个表面，其中，所述涂层包括在550K以上的温度下保持结构完整性的惰性材料；并且其中，处于纯净状态/纯净形态下的所述惰性材料在室温下的热导率在500W/mK以上，优选地在室温下的热导率在500W/mK至5000W/mK的范围内。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种能量传输系统，包括：热回路，所述热回路具有被配置成执行热力循环和/或能量传输过程的工作流体，所述热回路包括用于输送所述工作流体的管道系统以及至少一个能量传输装置；其中，所述能量传输装置被配置成将一部分能量从所述热回路的一部分传输到所述热回路的另一部分；并且其中，所述热回路的至少一部分包括位于与所述工作流体接触的表面上的涂层，其中，所述涂层包括惰性材料，所述惰性材料在操作期间相对于所述工作流体是惰性的，并且在550k以上的温度下保持结构完整性，并且其中，处于纯净状态/纯净形态的所述惰性材料在室温下的热导率在500w/mk以上，优选地在室温下的热导率在1000w/mk以上。
2.根据权利要求1所述的能量传输系统，其中，所述惰性材料的损伤温度在620k以上，优选地在670k以上，更优选地在690k以上。
3.根据权利要求1或2所述的能量传输系统，其中，处于所述纯净状态/纯净形态的所述惰性材料在室温下的热导率在500w/mk至5000w/mk的范围内。
4.根据前述权利要求中任一项所述的能量传输系统，其中，所述惰性材料是石墨烯或包含石墨烯。
5.根据前述权利要求中任一项所述的能量传输系统，其中，所述涂层仅局部施加在所述热回路的一个或多个部分中。
6.根据前述权利要求中任一项所述的能量传输系统，其中，所述能量传输系统的传热回路包括第一部分和第二部分，其中，所述第一部分被配置成在第一温度范围内输送所述工作流体，并且其中，所述第二部分被配置成在第二温度范围内输送所述工作流体；其中，所述第一温度范围在550k以下，优选地在520k以下，并且其中，所述第二温度范围在570k以上，优选地在600k以上；并且其中，仅在所述传热回路的所述第二部分中的与所述工作流体接触的表面涂覆有...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。