UA121077C2 - Спосіб забезпечення теплопередачі неметалевого або металевого виробу - Google Patents

Abstract

Цей винахід відноситься до способу термічної обробки неметалевого або металевого виробу, який включає: А - щонайменше один етап А) теплоперенесення між зазначеним виробом і рідким теплоносієм А', який містить рідке середовище і наночастинки, при цьому цей рідкий теплоносій має коефіцієнт теплопередачі, який перевищує коефіцієнт теплопередачі води, і В - щонайменше один етап В) теплоперенесення між виробом і рідким теплоносієм В', який містить рідке середовище і наночастинки, при цьому рідкий теплоносій В' має коефіцієнт теплопередачі, відмінний від коефіцієнта теплопередачі А' і перевищує коефіцієнт теплопередачі води, при цьому зазначені рідкі теплоносії А' і В' є різними.

Description

Цей винахід відноситься до способу забезпечення теплопередачі неметалевого або металевого виробу. Зокрема, він добре підходить для галузей промисловості, пов'язаних з виробництвом сталі, алюмінію, нержавіючої сталі, міді, заліза, мідних сплавів, титану, кобальту, металевих композитів, нікелю або забезпечують неметалеві матеріали, як-то пластмаса.

У світлі завдання економії витрат енергії можливе покращення ефективності теплообмінників і введення різних методик інтенсифікації теплообміну. Деякі з цих методик зосередилися на застосуванні електричного або магнітного поля. Хоча такий підхід здатний підвищити ефективність використання електроенергії, також можливе досягнення удосконалень і в тому, що стосується рідких теплоносіїв. Зазвичай в якості рідкого теплоносія застосовуються такі рідини, як вода, машинне масло, етиленгліколь, тощо. Однак вони мають недостатні характеристики теплопередачі і тому для досягнення необхідного теплоперенесення необхідні висока компактність і ефективність систем теплообміну. Серед зусиль щодо покращення теплопередачі, більш варто приділяти увагу застосуванню присадок до рідин.

Наприклад, для покращення коефіцієнта теплопередачі або, щонайменше, питомої теплопровідності, до води можуть бути додана поверхнево-активна речовина, як-то ГГ ЕМЕМОЇ.

Сб-421, яка являє собою моно-і диглицеридні ефіри поліетиленоксиду. Однак, хоча питома теплопровідність і підвищується, в деяких випадках, присутність поверхнево-активної речовини призводить до утворення піни. Присутність піни являє собою величезну проблему, оскільки на практиці виникають труднощі з її видаленням, особливо у промисловому масштабі. Крім того, присутність поверхнево-активної речовини посилює корозію в системі теплоперенесення, особливо труб, якими тече рідкий теплоносій. Нарешті, можливе утворення відкладень, зокрема, в системі теплопередачі.

Наприклад, патентна заявка ОБ 2003062147 розкриває призначений для застосування в сталеливарній промисловості спосіб виробництва електротехнічної сталі. Після безперервного розливання для одержання з литої штаби електротехнічної сталі з орієнтованою структурою було реалізовано швидке вторинне охолодження даної литої штаби для контролювання виділення фази, що уповільнює зростання зерна.

Більш конкретно описується спосіб виробництва штаби електротехнічної сталі з орієнтованою структурою, який включає етапи:

Зо (а) утворення безперервної литої штаби електротехнічної сталі, яка має товщину не більше близько 10 мм; (Б) повільного охолодження повітрям зі швидкістю близько 15 "С на секунду зазначеної штаби до температури близько 1150 "С до близько 1250 "С таким чином, щоб вона прийшла в затверділий стан, і (с) подальшого виконання швидкого вторинного охолодження зазначеної сталевої штаби, при якому штаба охолоджується зі швидкістю близько від 65 до близько 150 "С на секунду до температури не більше близько 950 "С.

Цей спосіб охолодження може бути виконаний прямим застосуванням розпилювального охолодження, спрямованого повітряного охолодження туманом або інжекційним охолодженням литої штаби на твердому носії, як-то металева штаба або лист.

Однак при використанні таких способів охолодження, можна не досягнути бажаного швидкого охолодження. Дійсно, спрямоване охолодження повітряним туманом являє собою процес, який важко контролюється у промисловому масштабі. Крім того, обидва способи охолодження занадто тривалі, оскільки потік, який переносить тепло між литою штабою і охолоджувальною рідиною або охолоджувальним твердим матеріалом, надто слабкий.

Інший приклад розкривається у науковій публікації під назвою "ЕпПесі ої Сооїїпа Райегп5 оп

Містозігисіцте апа МеспНапіса! Ргорепієбз ої Ної-КоПей МЬ Місгоаіоуеа Мийірназе 51ееї! Ріаїев" (Оопа-5пепд 2НЕМО, Ри-2НИ хіап, Мап-теї ІІ, Віпд 2папуд СНЕМ, Чопа! ої гоп ап 5іееєї!

Везеагси, Іпіегаїйопаї, том 18, випуск 8, серпень 2011 р, сторінки 46-52). У ній описується вплив моделі охолодження, застосованої на вихідному рольгангу, на мікроструктуру і механічні властивості мікролегованих МО товстолистових сталей, який був досліджений в ході виконуваних при гарячому вальцюванні експериментів. Результати показали можливість одержання змішаної мікроструктури, яка містить ферит, бейніт і значні кількості залишкового аустеніту, із застосуванням трьох типів моделей охолодження на вихідному рольгангу за однакових умов гарячого вальцювання. Наприклад, у процесі охолодження при способі гарячого вальцювання вихідний рольганг може охолоджувати сталеву штабу в ході наступних етапів: (а) охолодження від 820 "С до 700 "С з проміжною швидкістю охолодження, при цьому вода, яка використовується в якості теплоносія, знаходиться у режимі ламінарного потоку; (Б) охолодження від 700 "С до 640 "С з повільною швидкістю охолодження, при цьому в бо якості теплоносія застосовується повітря, і

(с) охолодження від 640 "С до 440-460 "С при надвисокій швидкості охолодження, при цьому в якості теплоносія застосовується вода.

Однак для досягнення бажаної швидкості охолодження при виконанні етапів (а) і (с) потрібна величезна кількість води. Крім того, існує ризик того, що етапи охолодження з використанням води у промисловому масштабі вимагатимуть занадто тривалого часу. Дійсно, коефіцієнт теплопередачі води недостатньо високий, щоб швидко забезпечити проміжну або надвисоку швидкість охолодження. Таким чином, потрібний рідкий теплоносій, який має високий коефіцієнт теплопередачі.

Недавні дослідження в галузі нанотехнологій уможливили розробку нової категорії рідкого теплоносія, який містить наночастинки. Такі рідини, також іменовані "Мапойціа", представляють собою рідку суспензію, яка містить частинки, у яких, щонайменше, один розмір менше 100 нм.

Ці рідкі теплоносії зазвичай мають підвищений коефіцієнт теплопередачі. Ці рідини зазвичай використовуються в якості охолоджувальних рідин.

Такі рідини можуть застосовуватися для прискорення теплопередачі, наприклад, охолодження, між неметалевим або металевим матеріалом і рідким теплоносієм. Наприклад, в сталеливарній промисловості в процесі охолодження способом гарячого вальцювання вихідний рольганг охолоджує сталеву штабу від близько 800-950 "С на вході до 450-600 "С на виході.

Таким чином, для деяких марок сталі необхідним є рідкий теплоносій з високим коефіцієнтом теплопередачі.

Однак іноді при виконанні охолодження у два або більше етапів швидкість охолодження кожного етапу виявляється швидкою, але нееквівалентною. Таким чином, потрібний такий спосіб, який включає декілька етапів охолодження.

Завдання цього винаходу полягає в тому, щоб надати простий в реалізації, спосіб термічної обробки неметалевого або металевого виробу, який включає, щонайменше, два етапи теплопередачі між виробом і рідкими теплоносіями, які мають коефіцієнти теплопередачі, які перевищують коефіцієнт теплопередачі води. Зокрема, є потреба в наданні способу, при якому теплопередача могла б бути швидкою і контрольованою.

Це досягається за допомоги пропозиції способу теплоперенесення між металевим або неметалевим виробом і рідким теплоносієм за пп. 1-26 формули винаходу.

Зо Подальші терміни визначаються наступним чином: - рідкий теплоносій, який містить наночастинки (так званий нанофлюїд), означає рідку суспензію, яка містить частинки, які мають, щонайменше, один вимір менший 100 нм; - ламінарний потік означає потік з числом Рейнольдса нижче критичної величини, близько 2300; - турбулентний потік означає потік з числом Рейнольдса, яке перевищує критичну величину, близько 4000; - концентрація порога перколяції - концентрація наночастинок, вище якої вони об'єднуються, утворюючи сітчасту структуру з дальнім порядком. Для пов'язаних з теплопередачею застосувань прийнятним є, щоб така сітка з'єднувала найгарячішу частину рідини, тобто частину, звідки починає перетікати тепло, і найхолоднішу частину рідини, тобто частина, куди тепло відводиться. Іншими словами, нижче концентрації порогу перколяції наночастинки не є зв'язаними. Коли досягається концентрація порогу перколяції, утворена наночастинками сітка, яка має більш високу питому теплопровідність, ніж рідке середовище, що дозволяє теплоносіям вибирати шлях з набагато меншим опором теплопередачі, збільшуючи таким чином питому теплопровідність рідини і, внаслідок цього, коефіцієнт теплопередачі; - мас. 95 означає масову концентрацію у відсотках; - графітові нанопластинки означають багатошарову систему з графенових шарів, які мають товщину між 5 і 20 нм; - малошаровий графен передбачає багатошарову систему з графенових шарів, які мають товщину між 1 і 5 нм, та - графен означає шар товщиною в один атом з гексагонально впорядкованих, зв'язаних атомів вуглецю, який зазвичай має товщину менше 1 нм.

Інші ознаки і переваги винаходу стануть очевидними з наступного докладного опису винаходу.

Для ілюстрування винаходу будуть описані різні втілення і випробування зразків з не обмежувальних прикладів, зокрема, з посиланням до таких фігур.

Фіг. 1 ілюструє приклад однієї нанопластинки відповідно до цього винаходу.

Фіг. 2 ілюструє приклад багатошарових нанопластинок відповідно до цього винаходу.

Фіг. З ілюструє приклад сферичної наночастинки відповідно до цього винаходу. 60 Фіг. 4 ілюструє приклад еліптичної наночастинки відповідно до цього винаходу.

Цей винахід відноситься до способу термічної обробки неметалевого або металевого виробу, який включає:

А - щонайменше, один етап А) теплоперенесення між зазначеним пристроєм і рідким теплоносієм А", який містить рідке середовище і наночастинки, при цьому цей рідкий теплоносій має коефіцієнт теплопередачі, який перевищує коефіцієнт теплопередачі води, і

В - щонайменше один етап В) теплоперенесення між виробом і рідким теплоносієм В', який містить рідке середовище і наночастинки, при цьому рідкий теплоносій В' має коефіцієнт теплопередачі, відмінний від коефіцієнта теплопередачі А і перевищує коефіцієнт теплопередачі води, при цьому зазначені рідкі теплоносії А і В' є різними.

Більш переважно цей спосіб також містить, щонайменше, один етап С) теплоперенесення між виробом і рідким теплоносієм С", який містить рідке середовище і наночастинки, при цьому рідкий теплоносій С" має коефіцієнт теплопередачі нижче коефіцієнта теплопередачі води.

Переважно цей спосіб додатково включає, щонайменше, один етап Ю) теплоперенесення між виробом і рідким теплоносієм 0", який містить рідке середовище і наночастинки, при цьому рідкий теплоносій р" має коефіцієнт теплопередачі, відмінний від коефіцієнта теплопередачі С і нижче коефіцієнта теплопередачі води.

Відповідно до цього винаходу, етапи А), В), С), Ю) можуть виконуватися у будь-якому порядку, етапи С і ОО є необов'язковими. В одному переважному втіленні спосіб термічної обробки згідно цього винаходу включає етапи А) і В), які виконуються послідовно. В іншому переважному втіленні етап В) виконується перед етапом А). Переважно спосіб термічної обробки відповідно до цього винаходу включав етапи А), В) і С), які виконуються послідовно.

Вони також можуть виконуватися в такому порядку: В), С) ії А) або С), А) і В). Спосіб термічної обробки відповідно до цього винаходу переважно містить етапи А), В), С) і 2), які виконуються послідовно. Вони також можуть виконуватися в такому порядку: В), С), А) і Ю) або А), С), О) і В).

В одному переважному втіленні рідкий теплоносій містить наночастинки, вибрані з графітових нанопластинок, графену, малошарового графену, ТіО», 2пО», 2пО, нітриду бору, міді, двоокису кремнію, монтморилоніту, цеоліту кліноптилоліту, воластоніту, слюди, цеоліту 4А,

АІ25Оз, силікату, пемзи, оксиду кальцію і вуглецевих нанотрубок. Переважно наночастинки не

Зо містять вуглецевих нанотрубок.

Наночастинка може бути, наприклад, сферичної, еліптичної або у формі нанопластинки.

Фіг. 1 ілюструє приклад однієї нанопластинки, яка може використовуватися в рідкому теплоносії цього винаходу. У цьому прикладі поперечний розмір означає найбільшу протяжність нанопластинки по осі Х, а товщина означає висоту нанопластинки по осі 27. Ширина нанопластинки ілюструється по осі У.

Фіг. 2 являє приклад багатошарових нанопластинок, які можуть застосовуватися у рідкому теплоносії цього винаходу. У цьому прикладі поперечний розмір означає найбільшу протяжність нанопластинок по осі Х, а товщина означає загальну висоту всіх нанопластинок в пакеті по осі 7. Ширина нанопластинки відображається по осі У.

Фіг. З ілюструє приклад сферичної нанопластинки, яка може застосовуватися у рідкому теплоносії цього винаходу. У цьому прикладі поперечний розмір означає діаметр наночастинки, а товщина відповідає висоті наночастинки.

Фіг. 4 ілюструє приклад сферичної нанопластинки, яка може застосовуватися у рідкому теплоносії цього винаходу. У цьому прикладі поперечний розмір означає найбільшу довжину наночастинки, а товщина означає висоту наночастинки.

Розмір у поперечному напрямку і товщина наночастинки можуть бути виміряні за допомогою сканувальної електронної мікроскопії (ЗЕМ), трансмісійної електронної мікроскопії (ТЕМ) і атомно-силової мікроскопії (АЕМ).

Переважно наночастинки є багатошаровими нанопластинками. Дійсно, безвідносно до будь- якої конкретної теорії для одержання морфології нанопластинок, наночастинки, можливо, повинні мати багатошарову структуру зі слабкою взаємодією між шарами, тобто Ван-дер-

Ваальсовими силами, водневим зв'язком, механічним зв'язком, галогенним зв'язком, пі- стекінговою взаємодією, катіон-аніонним пі-зв'язком, інтеркаляцією, сольовими містками і полярним пі-зв'язком. Такий слабкий зв'язок, разом з хорошою теплопровідністю нанопластинок розширює можливості для покращення коефіцієнта теплопередачі рідини.

Переважно товщина наночастинок становить між 1 і 99,99 нм, переважно між 5 і 50 нм і більш переважно між 5 і 15 нм.

Переважно поперечний розмір наночастинки лежить між 26 і 50 мкм, переважно між 35 і 45

МКМ.

Переважно концентрація наночастинок становить між 0,01 мас. 95 і 12 мас. 95, переважно між 2 і 8 мас. 95 і більш переважно між 4 і 7 мас. 95.

В одному переважному втіленні рідкий теплоносій містить диспергатор, який являє собою полімер, який не має поверхнево-активних властивостей, поверхнево-активну речовину або їх суміш. Поверхнево-активна речовина може бути катіонною, аніонною, амфотерною або неіоногенною.

Наприклад, диспергатор може бути полівінілпіролідоном, полісахаридами, сульфатованими полісахаридами, лінійними алкілбензолсульфонатами, лігносульфонатами, диалкілсульфосукцинатами, сполуками четвертинного амонію, стеаратом натрію або їх сумішшю.

Переважно масове відношення концентрації наночастинок і до концентрації диспергатора становить між З і 18. Більш переважно відношення концентрації наночастинок до концентрації диспергатора становить між 4 і 15, переважно між 4 і 8 і більш переважно його величина знаходиться між 4 і 6.

Безвідносно до якоїсь конкретної теорії, мабуть, при регулюванні зазначеного вище відношення і досягненні концентрації порогу перколяції рідкий теплоносій згідно до винаходу уможливлює для забезпечення більш високої питомої теплопровідності і, внаслідок цього, високого коефіцієнта теплопередачі в ламінарному режимі. Дійсно, диспергатор в цьому випадку здатний не допускати агломерації і осадження наночастинок. Наприклад, якщо б диспергатор був представлений поверхнево-активною речовиною, наночастинка виявилася б укладеною у міцелу, серцевина якої складається з гідрофобних молекул і оболонка - з гідрофільних молекул. Така міцелярна структура дозволяє наночастинкам диспергувати у рідині. Однак, щоб забезпечити перколяцію, іншими словами, утворення створюваної наночастинками сітки далеко дійного порядку, ступінь дисперсності наночастинок має бути обмежена.

Переважно рідкий теплоносій містить рідке середовище, яке вибирається з води, етиленгліколю, етанолу, масла, метанолу, кремнійорганічного матеріалу, пропіленгліколю, алкільованих ароматичних сполук, рідкого Са, рідкого Іп, рідкого Зп, форміату калію або їх суміші. Галій, індій і олово можуть застосовуватися в якості рідкого теплоносія, зокрема, для

Зо охолодження металевого виробу. Дійсно, температура плавлення галію становить 30 "С, індію 157"С, а олова має температуру оплавлення 232 "С. Наприклад, вони можуть використовуватися для охолодження комп'ютерних мікросхем або лабораторного обладнання, як-то нейтронні джерела.

Рідкий теплоносій переважно готується з використанням наступних етапів:

А - забезпечення наночастинок відповідно до цього винаходу;

В - забезпечення рідкого середовища;

С - регулювання концентрації наночастинок для досягнення перколяції і

Ор - змішування наночастинок з рідким середовищем.

Згідно винаходу, потік рідкого теплоносія може перебувати у ламінарному або турбулентному режимі. В режимі ламінарного потоку коефіцієнт теплопередачі пропорційний питомій теплопровідності. На відміну від цього, в режимі турбулентного потоку коефіцієнт теплопередачі залежить від ряду теплофізичних властивостей, як-то в'язкість.

Етап теплоперенесення згідно цього винаходу передбачає перенесення тепла між металевим або неметалевим виробом і рідким теплоносієм. Переважно металевий виріб, яким є, наприклад, металева підкладка, виготовляється з алюмінію, сталі, нержавіючої сталі, міді, заліза, мідних сплавів, титану, кобальту, металевого композиту, нікелю, а неметалічний виріб виготовляється з пластичних мас.

На відомому рівні техніки теплопередача, яка використовує в якості рідкого середовища воду, зазвичай може реалізовуватися із застосуванням єдиного способу. Цей спосіб називається "способом з контактною водою", який означає, що вода, яка застосовується для охолодження або нагрівання об'єкта, перебуває з ним у безпосередньому контакті.

Відповідно до одного переважного втілення винаходу, виріб, який є металевим, являє собою металеву підкладку, а рідкий теплоносій знаходиться у безпосередньому контакті з нею. У цьому випадку теплопередача може бути здійснена охолодженням під дією ударної сили струменя, кипінням у вільному об'ємі, розпилювальним охолодженням або мікроканальним охолодженням.

Наприклад, у сталеливарній промисловості теплопередача контактним водяним охолодженням може бути здійснена: - у зрошуваних водою камерах установок для неперервного лиття і процесів гарячого 60 вальцювання, як-то процеси охолодження на вихідному рольгангу;

- у коксових печах для газової обробки і гасіння коксу; - в ході гасіння шлаку в доменних печах, кисневих конвертерах і дугових електропечах.

Переважно спосіб термічної обробки згідно винаходу, додатково включає, щонайменше, один етап нагрівання. Наприклад, такий етап нагрівання виконується при температурі від 0 до 1200 76.

Спосіб відповідно до цього винаходу може бути застосований в технології виробництва багатофазної сталі, наприклад, мікролегованої МО товстолистової сталі, під час гарячого вальцювання для одержання змішаної мікроструктури, яка містить ферит, бейніт і значні кількості залишкового аустеніту. Така мікроструктура може бути одержана за допомоги одного процесу охолодження на вихідному рольгангу. Наприклад, у процесі охолодження при способі гарячого вальцювання вихідний рольганг може охолоджувати сталеву штабу в ході наступних послідовно виконуваних етапів:

А - один етап охолодження сталевої штаби рідким теплоносієм А"), який містить воду і графітові нанопластинки, які мають відношення товщини і вимірювання у поперечному напрямку, рівне 0,00025. Концентрація таких наночастинок становить 7 мас. 956. Підвищення теплопередачі по відношенню до цього показника води становить в режимі ламінарного потоку 203 бо;

Сб о - один етап охолодження рідким теплоносієм С), містить воду в якості рідкого середовища і графітові нанопластинки, які мають поперечний розмір 40 мкм і товщину 10 нм, тобто величину відношення товщина/поперечний розмір 0,00025. Концентрація наночастинок становить 7 мас. 95. Рідина, додатково, містить 1 мас. 9о полівінілпіролідону, при цьому відношення концентрації наночастинок і концентрації диспергатора дорівнює 7. Зниження теплопередачі по відношенню до цього показника води становить при 25"С в режимі турбулентного потоку -53 95 і

В - один етап охолодження рідким теплоносієм, який містить графітові нанопластинки, які мають відношення товщина/поперечний розмір, рівне 0,00025. Концентрація наночастинок становить 7 мас.95. Рідина, крім того, містить 1 мас.9о полівінілпіролідону в якості диспергатора, при цьому відношення концентрації наночастинок і концентрації диспергатора дорівнює 7. Підвищення теплопередачі по відношенню до цього показника води становить в

Зо режимі ламінарного потоку 286 95.

Таким чином, рідкі теплоносії А і В) уможливлюють швидке охолодження, при цьому охолодження етапу В) є надшвидким порівняно з охолодженням етапу А). Рідкий теплоносій С") дозволяє проводити повільне охолодження. Крім того, всі етапи охолодження є добре керованими.

Приклад

Були приготовані проби 1-3 змішуванням полімолекулярних шарів нанографіту, який містить графітові нанопластинки, які мали відношення товщина/поперечний розмір 0,00025. У пробі З в якості диспергатора додавався полівінілпіролідон.

Проба 4 складалася з води.

Для кожної проби була виміряна теплопровідність зразків за допомогою вимірювача теплопровідності ЮТС-25. Ступінь підвищення теплопровідності розраховувалася по відношенню до питомої теплопровідності води, при цьому питома теплопровідність води становить при кімнатній температурі, тобто при 20 "С, 0,67 мкК.

У ламінарному потоці збільшення теплопередачі подібно до зростання теплопровідності, таким чином, ніяких обчислень для оцінки збільшення теплопередачі в процентному вираженні не потрібно.

Зростання теплопередачі у турбулентному потоці обчислювалося за допомогою наступної формули: - Що

Ве ; Ї" й с т -5

Пьє ор (роб, Єв) (Не

В. с. . .. ія с. . де пі - коефіцієнт теплопередачі нанофлюїдів (Дж/с:К:м2), БЕ - коефіцієнт теплопередачі основної рідини (Дж/с:-К:-м3), Ки - теплопровідність нанофлюїдів (Дж/с-К.м), Рг. щільність т нанофлюїдів (кг/м), Син - теплоємність нанофлюїдів (Дж/кг:К), Ка. в'язкість нанофлюїдів (кг/с: м).

Відношення . . .

Концентрація Відноше- | Підвищення

Про- товщина/ Диспергатор -| наночастинок о ння теплопередач би поперечний (мас. 95) (мас. 95) с /с і (95) розмір . о наноч. дисп.

Вода і графітові 1» | Вода і граф 0,00025 5 203 нанопластинки « | Вода і графітові 2 0,00025 7 1 7 -53 нанопластинки

Вода і графітові 3". | Вода і граф 0,00025 7 1 7 286 нанопластинки х відповідно до цього винаходу

За допомогою моделювання програмними засобами була обчислена ефективність охолодження у випадку проб 1-3 і проби 4, яка складалася з води. У цьому випробуванні сталевий сляб, що мав щільність 7854 кг/м? охолоджувався протягом 13 секунд. Він мав довжину 5 метрів, завширшки 1 м і 10 мм завтовшки. Вихідна температура сляба дорівнювала 96876.

З одного боку, охолодження сляба послідовно виконувалася з пробами 1-3 наступним чином: - перший етап охолодження з пробою 1 у режимі ламінарного потоку; - другий етап охолодження з пробою 2 в режимі турбулентного потоку; і - третій етап охолодження з пробою З у режимі ламінарного потоку.

З іншого боку, використовувалася проба 4 у ламінарному потоці.

Наступна таблиця показує швидкість охолодження з використанням кожної проби.

Проби Швидкість охолодження ("С/с) х відповідно до цього винаходу

Проби 1 і З уможливлюють швидке охолодження, при цьому охолодження із застосуванням проби З виявляється швидшим, ніж охолодження з пробою 1. Проба 2 забезпечує повільне охолодження. Таким чином, за способом відповідно до цього винаходу виявляється можливим одержання багатофазної сталі у порівнянні з водою, тобто пробою 4.

Claims (26)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Спосіб термічної обробки неметалевого або металевого виробу, який включає: А) щонайменше один етап А) теплоперенесення між зазначеним виробом і рідким теплоносієм А, який містить рідке середовище і наночастинки, при цьому цей рідкий теплоносій має коефіцієнт теплопередачі, який перевищує коефіцієнт теплопередачі води, і В) щонайменше один етап В) теплоперенесення між виробом і рідким теплоносієм В', який містить рідке середовище і наночастинки, при цьому рідкий теплоносій В' має коефіцієнт теплопередачі, відмінний від коефіцієнта теплопередачі А і перевищує коефіцієнт теплопередачі води, при цьому зазначені рідкі теплоносії А" і В' є різними.

2. Спосіб за п. 1, який додатково включає щонайменше один етап С) теплоперенесення між Зо виробом і рідким теплоносієм С", який містить рідке середовище і наночастинки, при цьому рідкий теплоносій С" має коефіцієнт теплопередачі, який не перевищує коефіцієнт теплопередачі води.

3. Спосіб за п. 2, який додатково включає щонайменше один етап 0) теплоперенесення між виробом і рідким теплоносієм 0, який містить рідке середовище і наночастинки, при цьому рідкий теплоносій р" має коефіцієнт теплопередачі, відмінний від коефіцієнта теплопередачі С і не перевищує коефіцієнт теплопередачі води.

4. Спосіб за будь-яким з пп. 1-3, в якому рідкий теплоносій містить наночастинки, вибрані з графітових нанопластинок, графену, малошарового графену, ТіО», 2пО», 2пО, нітриду бору, міді, двоокису кремнію, монтморилоніту, цеоліту кліноптилоліту, воластоніту, слюди, цеоліту 4А, Аг Оз, силікату, пемзи, оксиду кальцію, вуглецевих нанотрубок або будь-якої їх суміші.

5. Спосіб за будь-яким з пп. 1-4, в якому наночастинки не містять вуглецевих нанотрубок.

б. Спосіб за будь-яким з пп. 1-5, в якому наночастинки представлені багатошаровими нанопластинками.

7. Спосіб за будь-яким з пп. 1-6, в якому товщина наночастинок лежить між 1 і 99,99 нм.

8. Спосіб за п. 7, в якому товщина наночастинок становить від 5 до 50 нм.

9. Спосіб за п. 8, в якому товщина наночастинок становить між 5 і 15 нм.

10. Спосіб за будь-яким з пп. 1-9, в якому розмір наночастинок у поперечному напрямку знаходиться між 26 і 50 мкм.

11. Спосіб за п. 10, в якому розмір наночастинок у поперечному напрямку становить між 35 і 45

МКМ.

12. Спосіб за п. 11, в якому концентрація наночастинок лежить між 0,01 і 12 мас. 9.

13. Спосіб за п. 12, в якому концентрація наночастинок лежить між 2 і 8 мас. 9.

14. Спосіб за п. 13, в якому концентрація наночастинок лежить між 4 і 7 мас. 95.

15. Спосіб за будь-яким з пп. 1-14, в якому рідкий теплоносій додатково містить диспергатор.

16. Спосіб за п. 15, в якому диспергатор є полімером, який не має поверхнево-активних властивостей, або поверхнево-активною речовиною, або їх сумішшю.

17. Спосіб за п. 16, в якому поверхнево-активна речовина є катіонною, аніонною, амфотерною або неіоногенною.

18. Спосіб за п. 17, в якому диспергатор вибирають з полівінілпіролідону, полісахаридів, сульфатованих полісахаридів, лінійних алкілбензолсульфонатів, лігносульфонатів, діалкілсульфосукцинатів, сполук четвертинного амонію, стеарату натрію або їх суміші.

19. Спосіб за будь-яким з пп. 14-18, в якому відношення по масі концентрації наночастинок до концентрації диспергатора лежить між З і 18. Ко)

20. Спосіб за будь-яким з пп. 1-19, в якому рідке середовище вибирають з води, етиленгліколю, етанолу, масла, метанолу, кремнійорганічного матеріалу, пропіленгліколю, алкілірованих ароматичних сполук, рідкого Са, рідкого Іп, рідкого Зп, форміату калію і будь-якої їх суміші.

21. Спосіб за будь-яким з пп. 1-20, в якому рідкий теплоносій знаходиться в режимі ламінарного або турбулентного потоку.

22. Спосіб за будь-яким з пп. 1-21, в якому металевий виріб виготовляється з алюмінію, сталі, нержавіючої сталі, міді, заліза, мідних сплавів, титану, кобальту, металевого композиту або нікелю.

23. Спосіб за будь-яким з пп. 1-22, в якому металевий виріб є металевою підкладкою, а теплопередача є такою, при якій рідкий теплоносій знаходиться у безпосередньому контакті з металевою підкладкою.

24. Спосіб за п. 23, в якому контакт між металевою підкладкою і рідким теплоносієм здійснюється за допомогою охолодження під дією ударної сили струменя, кипінням у вільному об'ємі, розпилювальним охолодженням або мікроканальним охолодженням.

25. Спосіб за будь-яким з пп. 1-24, в якому термічна обробка неметалевого або металевого виробу додатково включає щонайменше один етап нагрівання.

26. Спосіб за п. 25, в якому зазначений один етап нагрівання виконується при температурі від 0 до 1200 "С.