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高效复合相变材料的传热特性研究及数值模拟

徐婷  
【摘要】:能源是人类赖以生存和发展的物质基础。一次能源的大量消耗与它带来的各种环境问题使得人类开始对太阳能、风能等洁净新能源的开发利用。然而,这类能源的供求具有极强的时间依赖性,而储能技术能够解决能量吸收与释放在空间、时间与强度上的不匹配性,是提高能源利用效率的有效手段。其中有机相变储热因储热密度大、温度变化小、没有过冷状态和相分离、容易控制等优点成为首选。 传统的有机相变材料导热系数比较低,本文通过微波膨胀、高速剪切的方法制备出了直径在5~20μm左右的片状石墨微粉,并将其添加到有机相变基体中,制成石墨/有机复合相变储能材料。本文主要以石蜡为研究对象,对石墨/石蜡复合相变储能材料导热性、相变潜热、相变温度以及储放热性能进行了分析。本文的研究工作如下: (1)设计了一个三因素两水平的正交试验L4(2)3。对比了剪切时间、剪切功率与剪切时膨胀石墨与水的比例对复合材料导热性能的影响,结果表明片状石墨微粉的最佳制备条件为剪切时间10min,搅拌机转速16000rpm,膨胀石墨与水体积比1:1。 (2)将制备的片状石墨微粉添加入熔融状的石蜡中制备成石墨/石蜡复合相变储能材料。并通过对复合相变材料微观结构进行表征,证明片状石墨微粉在石蜡中具有良好的分散性,且该复合相变材料具有良好的沉降稳定性和循环稳定性。 (3)采用Hot-Disk测试了不同质量分数、温度和循环次数对石墨/石蜡复合相变储能材料的导热系数的影响。并通过差示扫描量热法(DSC)考察了不同质量分数和循环次数下材料的相变温度和潜热的变化。说明片状石墨微粉可以作为优良的添加物来对有机相变材料的传热能力进行强化以及复合相变材料潜热发生变化的原因。 (4)通过对复合相变材料步冷曲线的分析,说明片状石墨微粉的添加使得相变材料的储、放热速率提高明显,而且材料储、放热速率随着片状石墨微粉质量分数的增加而加快。 (5)分别考察了超声解离法和高速剪切法制备的石墨/石蜡复合相变储能材料的导热性能,分析了循环次数对两种方法制备的复合材料的影响。超声解离法制备的复合相变材料具有相对较好的稳定性,而且循环200次后高速剪切法制备的复合材料导热性能仍然较高,证明了高速剪切法制备复合PCM的可行性。 (6)搭建了储能式热泵热水器的实验平台,并在整个储能系统中布置了16根热电偶用于对储能系统的温度变化进行测试。数据分析证明,储热系统内温度场分布比较均匀,储热系统整体设计可靠且该种热泵热水器相比于其他的热泵热水器具有更好的稳定性。 (7)参照管翅式高效换热器,对其进行简化建立了数学模型和物理模型,通过凝固过程相变界面的变化和液相所占比例分析验证了实验中片状石墨微粉的添加对相变材料传热效率有很大的提高的结论。并且证明在进行储能系统的设计时,应尽量选择较低的壁温和小的翅片间距。


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15 王建平;张兴祥;;相变材料微胶囊研究进展[J];材料导报;2007年04期
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3 吕汪敏;武卫东;;复合有机相变蓄能材料的研究进展[A];走中国创造之路——2011中国制冷学会学术年会论文集[C];2011年
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5 杜雁霞;贾代勇;杨同球;;相变材料蓄冷系统的经济性评价[A];全国暖通空调制冷2004年学术年会资料摘要集(1)[C];2004年
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2 本报记者 刘云佳;太阳能相变材料新应用[N];中国房地产报;2011年
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