项目名称:纳米流体高温强化换热剂技术及发动机冷却剂
- 武汉济能纳米流体技术有限公司
- 湖北省武汉市东湖高新区武大科技园四路8号
- 430075
- 聂雪辉
- 02781296616
- www.whjineng.com
姓名 |
罗 毅 |
电话 |
81296616 |
电子邮件 |
Luoyi1951@163.com |
区号 |
027 |
邮编 |
430075 |
通信地址 |
湖北省武汉市东湖高新区武大科技园四路8号 |
专利类型 |
|
专利状态 |
|
申请号 |
授权日期 |
授权专利号 |
CN201610374971.1 |
2017-05-03 |
ZL201610374971.1 |
防冻液自取代水作为发动机冷却液使用已近百年,但能耗高及过热停机事故频发,节能减排及快速散热问题未能解决。
1991年美国Argonne国家实验室的Choi等人首先发现水中添加5%的铜纳米粒子后其导热性可提高60%。由于叠加了高导热纳米粒子的碰撞传热效应,故流体的散热速度明显增加。由于流体中纳米粒子在高温下会产生团聚沉淀,故其控制技术及产业化成为各国研究重点。
2016年我国在该项技术上取得突破,最终解决了历来纳米流体换热剂不能用于诸如内燃机等高温热源体换热的问题,其技术成果已全球公开。
武汉济能纳米流体技术有限公司作为我国唯一一家集高温发动机纳米换热剂的研发与生产为一体的专业厂家, 其系列产品为120、130、185型,适用于国内不同地域、气候与工况,应用商品化6年。实车运营及第三方国家权威机构的检测试论证结果:
内燃机车:汽油机:节油效率为5.1%,一氧化碳排放减少42%,碳氢化合物排放减少71.4%。柴油机:节油效率为5.3%,排气污染物排放减少32%。
发电场:风力发电效率提高率为5%左右。
应用范围:涵盖所有高温动力的冷却换热系统,包括各类车辆、工程机械、船舶、发电厂以及锅炉废热与地热资源的回收。
公司当前工作重点为我国物流业。公司已经加盟全国物流网,由合作单位广州瑞修得公司(车载油耗实时监控系统)、东风汽车、一汽集团、南汽集团等公司联合组织的物流线路换装试运行正在河北、湖北、湖南、广东、东北、青藏高原等地同步进行,目前初步的运行结果符合预期。
本项发明自2018年起已引起军方关注,技术合作项目包括055驱逐舰燃气轮机二次冷却系统、轮式装甲车纳米流体快速冷却剂、军用高效能发动机换热器设计(预计换装产品后可将散热器的面积减少10%左右,节约燃油5%)。单位包括中国兵器集团沈阳航空发动机研究院(606所)、北方发动机研究院(70所)、火箭军、解放军总后油料研究所等。与之相关的军用纳米冷却剂研发正在同步进行。
投资回报:根据已换装900吨产品计算,总节能6910万kW·h/年,其中机车节能41.574万kW·h/年,风力发电节能6868.4万kW·h/年;减排CO2:106950.26万吨/年;实现经济效益3989.75万元/年;投资回报周期为1.5年。
借助冷却剂使发动机产生节能减排效果是一种新的思路和方法:纳米流体冷却液在促进燃油分子高温充分燃烧,提高动力的同时且能将其大量废热快速带走扩散,防止气缸过热,故被国内外业界视作为最具潜力的第三代换热剂。
1.有研究表明,当机油温度在135℃,或冷却液温度达120℃附近时发动机的燃烧效率最高,燃油被完全氧化。由于车载冷却液(水+乙二醇)沸点仅为105℃左右,故无法实现高效燃烧。
纳米流体冷却剂的沸点120-185℃,且比热容小,二者为缸体的快速升温及高温燃烧提供了必要条件。当输出同等大小功率时,其油耗与气体污染物产生量相对较少。
2.美军早期曾采用沸点更高、比热容更小的多元醇无水冷却液,以解决战车油耗高及水箱频繁补水等问题,但最终因其散热性差而转为民用。若向其中加入高导热性的金属质固态微粒,构成纳米胶体冷却剂,则借助诸多粒子在流动过程中的碰撞热传递作用,即可实现流体的高温强化传热,解决其散热慢的问题。此外,由此携带高温的流体也加大了它与大气间的温差梯度(热势能加大),从而迫使水箱加快对外热扩散,使回到发动机入口的冷却剂温度快速恢复到起始运行时的安全温度。
3.不需对发动机或尾气净化装置改造,换装冷却液即可达到节能减排效果,方法简单、经济、有效。
4.由于高导热率及高沸点,在冬季冷启动热车时间缩短、在夏季空调致冷效率提高、在低气压高原车辆动力相对提高,冷却系统气阻减小,爬坡过热熄火事故消除。
纳米冷却液的产品型号为120、130、185 及65号,产品换装量约900吨,目的:
1)以防冻液为参比的性能对比试验与评估(内燃机与发电机;车型、地域及工况适应性;产品性能完善)。
2)合作单位技术推广项目。
3)市场销售。
2.项目内容
1)试验车辆为汽、柴油乘用车、商用客车、长途物流重卡、工程机械;试用地域涵盖内陆南北和西藏高原;风力发电为北、中、南部的4个风力发电场,其中1个为海上风电。
2)项目合作单位:中国兵器集团的北方发动机研究院(70所)及沈阳航空发动机研究院(606所)、广西玉柴集团、东风汽车集团+一站车福物流公司+广州瑞修得公司、解放军总后油料研究所等。
3)除线上销售外,还包括国内40余个销售网点、4S店、修车厂及销售代理商等。
3.实施周期先后共6年。
4.节能减碳效果(要有具体的节能减排量计算)
总节能:6910万kW.h/年,总减排CO2:106950.26万吨/年。
(机车节能41.574万kW.h/年,风电节能6868.4万kW·h/年)
5.投资回收期
经济效益为3989.75万元/年,总投入为6000万元,投资回报期约为1.5年。