專利名稱：蒸發冷卻裝置用的液體的制作方法
技術領域：
本發明涉及蒸發冷卻用的液體，具體說是適合于間接蒸發冷卻裝置用的液體。
蒸發冷卻系統和裝置通常使用冷卻液體，其中冷卻液體被噴到待冷卻的物體上。噴霧冷卻例如用于專業房屋服務，特別是空調設備。目前，最常用于此目的的液體是水，因為水使用安全并且無味，另外，其熱交換性能良好。但是，水的利用受到其0℃結凍的限制。
諸如乙烯或丙烯的防凍液不是優選的，因為它們會造成腐蝕的問題，還因為當它們蒸發到循環著的空氣流中時會釋放出不愉快的氣味。此外，其粘度較高并且它們十分有毒。
冷卻液體常用于企業、專業房屋服務、冷藏裝置、以及發動機應用。充分熱交換性能是這些冷卻液體的重要特點。高比熱容、和足夠的傳熱性以及可泵抽性是必要的。這些液體的特征在于低溫下的低粘度，從而允許用較少的泵抽功率提供液體湍流。
除上述性能外，優選冷卻液體的特征在于它們是非污染性和非毒性的，特別是在食品工業和服務性用水應用中。冷卻液體應當是對加工的產品決不有害的。否則，即使液體很少泄漏到加工過程中也會造成嚴重后果。因此，當選擇冷卻液體時非毒性是決定性因素。
說到的水的大部分性能，它差不多是一種理想的熱交換液體。其熱交換性能和可泵抽性良好。此外，水是完全非毒性的并且對環境安全，而且是完全非易燃的。水的主要缺陷是它只能在非常窄的溫度范圍內使用。正如人們公知的，水在0℃下結凍，特別是當與含鐵的物質接觸時。
大部分典型的水基冷卻液體是乙二醇、丙二醇和乙醇的含水混合物。乙二醇是一種最常用的冷卻液體，特別是用于各種汽車工業應用中。然而，乙二醇的缺點在于其毒性和其污染性。因而，在需要非毒性的應用中經常使用丙二醇來取代乙二醇。但是，盡管丙二醇是相對無毒的，但也是環境不可靠的。丙二醇的另一個缺點是其粘度在低溫下明顯增加，造成必須使用較高的泵抽功率。
相比乙二醇，乙醇的毒性較低，使其成為優選的冷卻液體。然而，乙醇的利用受到其高揮發性的限制，揮發性高的結果是容易燃火，其缺點還在于低溫下粘度有大的增加，盡管粘度增加比丙二醇較不明顯。出于此原因，乙醇被廣泛用于實驗室和不要求毒性的應用中的冷卻劑。最后一個與乙醇使用有關的問題是需要得到衛生當局的批準，從而造成其作為冷卻劑使用較困難。
本發明的目的是提供一種蒸發冷卻用的液體，該液體特別適用于間接蒸發冷卻系統和裝置，并且通過該手段可以解決現有技術中存在的問題并消除其缺陷。
此外，本發明的目的是通過一種適合低溫使用的蒸發冷卻液體，其使用是環境安全的、經濟的和對健康沒有任何危害的。
蒸發冷卻液體的特征見后面的權利要求書。
蒸發冷卻所用液體的基本特點是其小的液滴尺寸和低溫。小液滴增加了液體和周圍氣體之間的熱交換表面積，而大的溫差增加了加熱/冷卻效率。
根據本發明，適用作蒸發冷卻液體組分的優選化合物是三甲基氨基乙酸或三甲基氨基乙酸水合物的鹽。特別優選三甲基氨基乙酸或甜菜堿。甜菜堿例如可以通過從天然產品中如從甜菜中提取獲得，或者通過生物化學方法制備，來生產具有有利使用期的生物蒸發冷卻液體。
本發明蒸發冷卻系統(優選間接蒸發冷卻系統)中使用的液體包含5-35％(wt/wt)三甲基氨基乙酸或其衍生物，和65-95wt％的水。
本發明蒸發冷卻液體的優點是無毒、安全和無味。它具有與二醇溶液相同的物理性能，并且可在-20至+100℃之間使用。優選在-15至+80℃間使用。三甲基氨基乙酸、或甜菜堿，降低了水滴的尺寸，大概是由于三甲基氨基乙酸分子的疏水性甲基末端、以及親水性酸末端的原因。于是，允許液體在低于0℃下使用。
如果必需或需要，本發明的蒸發冷卻液體可以和常規的防腐蝕劑、穩定劑和標識劑、以及本領域公知的其它添加劑混合。
本發明的蒸發冷卻液體比本領域已知的冷卻液毒性小且污染性小。該液體不被歸類為危險廢料，并且容易處理，因而降低了成本。廢料液體可以不用特殊措施來處理，它可以被吸入土中，或者排放到下水道中，而現有技術中使用的乙二醇、丙二醇和乙醇則必須要用特殊方式作為危險廢料來處理掉，或者在主管當局的監察下處理。
本發明的蒸發冷卻液體適用于各種蒸發冷卻應用，特別是在低溫和要求液體必須是環境安全和無毒的情形中。
化合物的毒性評價是根據文獻的LD50值。通過鼠口服測試LD50值。結果見下表I。表I
表II中，比較了在-15℃結凍點的相應濃度下的運動粘度。結凍點定義為溶液中出現第一個結晶時的溫度。表II
下表III顯示了三甲基氨基乙酸對三甲基氨基乙酸水溶液結凍點的影響。表III<ta
>下表IV顯示了典型熱交換液體的表面張力。三甲基氨基乙酸的表面張力可比得上水的表面張力，并且高于二醇。表IV<
>表V顯示了數種熱交換液體在37.8℃下的蒸汽壓力。由于三甲基氨基乙酸溶液的蒸汽壓力低于其它溶液，所以不容易被空氣流蒸發/揮發。
表V
本發明含5-35wt％三甲基氨基乙酸或其衍生物、和65-95wt％水的溶液可以用于蒸發冷卻系統，特別是間接蒸發冷卻裝置。


圖1出示了一種典型的蒸發冷卻裝置，其中將間接濕氣冷卻與機械制冷組合在一起。新鮮空氣由1進入，并且被送到熱量回收裝置2中，該裝置冷卻新鮮空氣并且制冷排放空氣。參考數字3表示機械制冷，4表示機械通風泵，5表示流入的空氣。參考數字6表示排放的空氣，被送入蒸發冷卻裝置7，然后送入熱量回收裝置2。之后，通過機械通風泵4將被制冷的排放空氣從系統排出。間接濕氣冷卻與機械制冷組合，減少了對后者的要求。間接濕氣冷卻的概念是使排放空氣增濕，從而降低了其溫度。新鮮空氣的溫度借助于熱量回收裝置中的被冷卻的排放空氣來降低。如果需要，將流入的空氣進一步機械加溫。單獨的機械制冷所消耗的能量比間接冷卻加機械制冷消耗能量的多約3-4倍。
三甲基氨基乙酸是無毒無味、天然存在的原料。它降低了水的結凍點，具有杰出的熱交換性能，不從中釋放不愉快的氣味，并且它可以不與任何防腐蝕劑一起使用，因為它僅有很弱的腐蝕性。在噴霧冷卻裝置中使用三甲基氨基乙酸溶液的一個重要優點是降低了水溫從而增加了冷卻效率。因此，系統可以對在接近0℃的冷卻空氣使用，例如在制冷庫房中，其中空氣的溫度降低至0℃以下。另外，三甲基氨基乙酸是無味的，并且由于其大的表面張力而容易形成液滴，因而其的用途是非常具吸引力的。
以上通過參考某些優選的實施方案描述了本發明，但不應當認為其的詳述限制了本發明。相反，在后面權利要求書限定的本發明的范圍和實質范圍內可以作出很多改進和變化。
權利要求
1.一種液體在蒸發冷卻系統中的用途，其特征在于所說的液體含有三甲基氨基乙酸水溶液。
2.根據權利要求1的用途，其特征在于液體包含5-35wt％三甲基氨基乙酸或其衍生物，和65-95wt％水。
3.根據權利要求1在冷卻系統中的用途，其中所說的液體被直接噴入待冷卻的空氣和/或冷卻空氣的傳熱表面。
全文摘要
本發明涉及一種蒸發冷卻用的液體,所說的液體特別適合于間接蒸發冷卻系統。所說的液體包含三甲基氨基乙酸水溶液,優選含有5—35wt%三甲基氨基乙酸或其衍生物和65—95wt%水。
文檔編號C09K5/00GK1272130SQ98809612
公開日2000年11月1日 申請日期1998年8月26日 優先權日1997年8月29日
發明者A·伊爾維斯, H·瑞喬南 申請人:福圖姆熱力有限公司