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脂肪酸类相变石膏板的制备与传热特性研究

白力  
【摘要】:相变材料在一定的温度条件下,自身形态发生变化,并在相变过程中吸收或释放潜热。相变材料浸渍到石膏板中形成相变石膏板,可以降低建筑物内部温度、减少建筑能耗。本文以脂肪酸类相变材料为研究对象,对脂肪酸热物性及其与石膏板结合的制备工艺、熔化特性进行了研究。 本文首先对各种单一脂肪酸进行热物性测试,分析其相变温度和相变潜热。由于单一脂肪酸相变温度过高,为扩大脂肪酸类材料的使用范围,本文又研究了脂肪酸二元低共熔混合物,采用理论预测和实验相结合的方法,分析计算了多种低共熔混合物相变温度、相变潜热和配比比例,分析潜在的工程应用价值。用红外光谱法判断二元低共熔混合物中有无新的物质生成,性质是否稳定。 其次,选取两种石膏板基体,通过浸渍吸附,制备了相变石膏板,根据相变材料在基体中的容留量和吸附后的形态,确定最佳制备工艺;并对相变石膏板热物性、渗漏程度、耐久性和相容性等进行了研究。 此外,论文对以癸酸-棕榈酸为相变材料的相变石膏板熔化过程进行研究。制备含有不同质量分数的癸酸-棕榈酸低共熔混合物相变石膏板,并进行恒温边界条件下的熔化特性实验,得到不同种癸酸-棕榈酸相变石膏板升温曲线,分析比较了这些相变石膏板的传热特性,为今后数值计算模拟奠定基础。 最后,本文采用焓-多孔介质模型模拟计算右侧恒温加热的矩形单元内癸酸熔化过程。实验相变单元前后均设置玻璃观察窗,通过拍照法捕捉相界面位置,实验结果验证了计算的准确性。在此基础上研究了癸酸在不同边界温度下熔化时矩形单元内温度分布及相界面变化情况,并分析癸酸熔化平均Nusselt准则数及熔化速率变化规律。


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