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冰箱冷藏工况下新型复合相变蓄冷材料的制备及热性能研究

张伟  
【摘要】:能源危机、电力紧张已成为本世纪人类面临的重大课题。蓄能技术作为缓解能量供求双方在时间、强度和地点上不匹配的有效方式,其重要性已日益为人们所认识。近年来相变蓄冷的研究和应用比较活跃,其外部原因是世界各国对环保和节能的日益重视及昼夜电价分计制产生的经济驱动,其内部原因则是材料科学等的发展为相变蓄冷领域注入了新的生长点。目前,蓄冷技术在家用冰箱中的应用并不多见,然而冰箱作为常用家用电器之一,随着其使用量的日益增多,其耗电量也越来越大。将蓄冷技术应用冰箱里以实现其节能,势在必行。 本文针对目前冰箱冷藏室内存在的问题,从现有蓄冷技术及常用的蓄能材料出发,通过分析筛选并进行大量试验后,配制出一种适用于冰箱冷藏室蓄冷用的二元低共熔有机复合相变蓄冷材料,该蓄冷材料由正癸醇和十六醇组成,其中正癸醇的质量分数为93%。通过实验对正癸醇-十六醇复合相变蓄冷材料的相变温度、相变潜热、循环稳定性、膨胀系数及定压比热容进行测量,测量结果表明,该相变蓄冷材料的相变温度合适(为0.2℃),相变潜热较大(为152.8J/g),经历200次、400次、600次凝固/熔化循环后,相变蓄冷材料表现出良好的热稳定性,热力学性质良好。 为了提高正癸醇-十六醇有机复合相变蓄冷材料的导热性能,将其与孔隙率为95%,孔密度为20PPI,孔径为1mm的泡沫铜复合,并通过实验测试其相变温度、相变潜热、定压比热容和蓄释冷特性,测试结果表明:添加泡沫铜后,复合相变蓄冷材料的相变温度变化不大,为1.0℃,仍在冰箱冷藏室蓄冷温度范围之内;在单位体积的相变潜热降低很小的情况下,极大地改善了复合相变蓄冷材料的热传导性能和蓄冷材料内部的温度均匀性。因此,作为一种新型复合相变蓄冷材料,本文所制备的泡沫铜基复合相变蓄冷材料可以用于冰箱冷藏室蓄冷领域。


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