月桂酸/十四醇纳米复合相变材料的制备及性能研究

选择月桂酸(LA)-十四醇(TD)复合相变材料作为基材,分别以Al_2O_3、Fe_2O_3和CuO纳米颗粒作为添加剂,SDBS为分散剂,制备了LA-TD纳米复合相变材料。从分散剂添加量、超声分散时间、纳米颗粒添加种类和质量分数方面研究了Al_2O_3、Fe_2O_3和CuO 3种纳米复合相变材料的最佳制备条件。在最佳制备条件下,利用导热系数测定仪和DSC测试确定了3种纳米复合相变材料的导热系数、相变温度及相变潜热,并对复合相变材料进行了降温步冷和升温融化实验,研究了纳米颗粒对复合相变材料吸/放热速率的影响。最终确认Fe_2O_3纳米颗粒对LA-TD复合相变材料的传热强化效果最好,1%Fe_2O_3含量的LA-TD纳米复合相变材料的导热系数为0.3319 W/(m·K),较LA-TD纯相变材料提高了36.88%,其相变温度和相变潜热分别为24.76℃和112.61 J/g。纳米颗粒的添加提高了复合相变材料的放热速率,从50～15℃的凝固时间较LA-TD纯相变材料缩短了260 s(7.22%),但纳米颗粒的添加增加了流体粘度,不利于相变融化过程的自然对流。300次的融化/凝固热循环实验表明LA-TD/Fe_2O_3纳米复合材料具有良好的热稳定性。     

水溶液法制备硝酸盐/膨胀石墨粉复合相变材料的实验研究

在制备(KNO3-LiNO3-Ca(NO3)2)/膨胀石墨粉(Expanded graphite,EG)复合相变材料过程中,硝酸共晶盐与EG的混匀程度直接影响着复合相变材料的蓄放热性能。KNO3、LiNO3、Ca(NO3)2按一定比例熔融混合制备得到共晶盐,然后再加入不同质量的水使共晶盐溶解,最后再将设定质量比的EG加入并搅拌混匀,加热将水分蒸发完全后得到复合相变材料。利用电子扫描显微镜(SEM)观察EG的微观形貌,用综合热分析仪(DSC Q600)测定所制备的复合相变材料的相变潜热值并用导热仪测量其导热系数。实验结果表明,对于EG质量分数为5%的复合相变材料,当溶解水量大于200g时,热物性较为理想。另外,EG含量越多,复合相变材料的导热系数越大。     

有机相变蓄冷材料的研究进展

本文概述了有机相变蓄冷材料和有机-无机复合相变蓄冷材料的研究进展,探讨了采用公式指导低共融物相变蓄冷材料配比和提高有机相变材料导热能力的方法,介绍了相变材料在太阳能利用、电力的峰谷平衡、空调节能与冷藏运输等方面的应用研究。指出相变材料的性能特性、相变机理、传热理论模型及复合技术是有机相变蓄冷材料研究的重点内容,有机复合相变蓄冷材料是今后有机相变材料的重点发展方向。     

二元脂肪酸/硅藻土助滤剂定形相变复合材料的制备及性能

采用真空浸渗法制备了癸酸-月桂酸（CA-LA）/硅藻土助滤剂定形相变储热复合材料,对样品进行扩散-渗出圈测试、FTIR、SEM、BET、DSC和TG等表征分析,研究了硅藻土助滤剂对CA-LA二元低共熔脂肪酸的定形性能和吸附容量及CA-LA/硅藻土助滤剂定形相变复合材料的热物性、热稳定性和蓄放热性能。结果表明：无渗出圈产生的CA-LA/硅藻土助滤剂定形相变复合材料中,硅藻土助滤剂对CA-LA的吸附量约为49.88wt%,CA-LA/硅藻土助滤剂定形相变复合材料的相变温度和相变潜热分别为21.8℃和75.45 J/g;TG和热循环试验结果表明,CA-LA/硅藻土助滤剂定形相变复合材料具有良好的热稳定性,经历100次热循环后相变温度和相变潜热的变化量较小;蓄放热性能测试结果证明CA-LA/硅藻土助滤剂定形相变复合材料能够进行蓄热和释热,起到明显的调节和控制环境温度的作用,可应用在建筑节能和储热领域。     

纳米铜粉／石蜡复合相变储能材料的性能研究

针对石蜡作为固一液相变储能材料存在导热系数小、传热性能差的缺点,利用两步法制备了分散均匀稳定的纳米铜粉／石蜡复合相变材料,并研究了其热物性能。研究表明,纳米铜粉的加入能略微降低石蜡相变储能材料的相变潜热,对相变温度的影响不大,但能有效提高石蜡相变储能材料的导热系数,且使纳米铜粉／石蜡复合相变材料具有较好的热稳定性。     

纳米铜粉/石蜡复合相变储能材料的性能研究

针对石蜡作为固-液相变储能材料存在导热系数小、传热性能差的缺点,利用两步法制备了分散均匀稳定的纳米铜粉/石蜡复合相变材料,并研究了其热物性能。研究表明,纳米铜粉的加入能略微降低石蜡相变储能材料的相变潜热,对相变温度的影响不大,但能有效提高石蜡相变储能材料的导热系数,且使纳米铜粉/石蜡复合相变材料具有较好的热稳定性。     

石蜡/硅藻土定型相变材料的结构和热性能

以硅藻土为载体、以石蜡为相变材料,用溶剂蒸发法制备出石蜡/硅藻土定型相变材料(PA/D-PCMs),使用SEM、FT-IR、TGA、DSC等手段对其微观结构和热性能进行了表征。结果表明:硅藻土对石蜡的毛细管力及两者之间形成的氢键能阻碍液态石蜡的渗出,使PA/D-PCMs具有很高的热稳定性,硅藻土的二级孔洞限制了部分石蜡的结晶。硅藻土内部有许多互相连通的导热通道,增强了石蜡的导热效果并提高了蓄放热速率。随着石蜡含量的增大PA/D-PCMs的X、Y和Z轴传热通道上声子的散射作用更剧烈,使其导热系数降低,但是具有更高的结晶度和相变潜热。为了保证PA/D-PCMs的结构稳定和良好的热性能,石蜡的最佳质量分数为45%。     

粉煤灰-硅藻土复合相变储能材料制备及导热强化

固废资源化利用是实现节能减排的重要途径,以月桂酸为相变工作介质,以粉煤灰-硅藻土二元载体为封装材料,碳纳米管为导热剂,采用直接熔融共混法制备出月桂酸/粉煤灰-硅藻土/碳纳米管复合相变储能材料。采用热扩散渗透测试、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)、无纸记录仪等分别考察了定形复合相变储能材料的承载性能、微观结构和热物性。结果表明:粉煤灰-硅藻土二元载体可有效防止月桂酸的泄漏,当二元载体中月桂酸的质量分数为28%时可制得无泄漏复合相变储能材料,且原样粉煤灰利用率为55%;FTIR结果表明复合材料中各组分之间相容性好;DSC测得其熔化相变温度为45.79℃,相变潜热为51.06 J/g;TGA分析显示月桂酸/粉煤灰-硅藻土/碳纳米管热稳定性较好;储/放热性能曲线显示加入质量分数为5%的碳纳米管时,复合相变储能材料的熔化与凝固时间分别减少60%和62.5%,传热效率得到显著改善。     

纳米铝粉/石蜡复合相变储能材料的性能研究

针对石蜡作为固-液相变储能材料存在导热系数小、传热性能差的缺点,采用两步法制备了分散性较好的纳米铝粉/石蜡复合相变材料,并对其热物性能进行了实验研究.研究表明,纳米铝粉的加入有效地提高了石蜡相变储能材料的导热系数,而对相变潜热和相变温度影响不大.     

泡沫铜对相变蓄热系统放热性能的影响

采用复合相变材料泡沫铜/纯石蜡,探究其在相变蓄热系统中的放热特性,以及放热过程中石蜡温度变化规律。实验结果表明:复合相变材料泡沫铜/纯石蜡的加入,有效提高了相变蓄热箱内相变材料的当量导热系数,且由于泡沫铜和石蜡之间不同的传热特性,改善了石蜡的温度分布,使得横截面上换热较均匀,加快了石蜡的凝固速率。     

纳米氧化铜/辛酸-肉豆蔻酸相变储能材料的制备及热物性

辛酸(OA)-肉豆蔻酸(MA)是一种极有发展潜力的相变材料,但是因过低的导热系数限制了其进一步大规模推广。通过添加纳米氧化铜(CuONP)改善其导热性,制备了一种融化温度在7~9℃的可用于空调蓄冷系统的新型相变储能材料。利用理论模型预测OA-MA二元共熔体系的融化温度与相变潜热,发现计算结果与实验不符。对比不同分散剂对CuONP的分散效果,发现白猫洗洁精分散效果最好。通过步冷试验、差示扫描量热法(DSC)、瞬态平面热源法(Hotdisk)及加速热循环实验,对比不同质量比CuONP对OA-MA在宏观热表现、融化温度、相变潜热、导热系数与热扩散率等方面的影响来研究纳米流体的传热传质机理,并提出了热扩散率与相变潜热的拟合曲线;根据材料300次与600次循环后的融化温度与相变潜热,发现该材料循环热稳定性较好。     

基于物质熵增纳米铜-赤藻糖醇循环稳定性分析

本文介绍了纳米铜-赤藻糖醇的配制方法,通过材料热物性变化的内部机理研究了循环过程中此相变材料(PCM)的衰减过程。根据差示扫描量热仪(DSC)以及导热系数测试仪(Hotdisk)的测试数据,对导热系数、过冷度、相变潜热在100次热循环过程中的0次、20次、40次、60次、80次、100次的变化原因进行了理论分析。采用热力学熵的热力学原理引出物质熵,从物质熵增的角度,总结了相变材料的衰减原因。结果表明:相变材料经过100次循环后,各项性能参数都出现了不同幅度的下降。导热系数随着纳米铜的添加量增加下降幅度减小;赤藻糖醇添加纳米铜后的过冷度整体上小于没有添加的过冷度;随着循环次数的增加,潜热值后期整体下降幅度加大。     

脂肪酸相变储能材料热循环行为的试验研究

研究了一些脂肪酸作为相变材料的热稳定性。选用的脂肪酸为化学纯的癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸和棕榈酸,其融化温度在30~60℃之间。利用差示扫描量热(DSC)技术测定了经过56、112、200和400次反复热循环的相变材料的融化温度和融化潜热,加速热循环试验结果表明:随着热循环次数的增加,相变材料的融化初始温度和融化潜热的变化很小,并且是没有规律的。但是,考虑相变材料的使用约为1年的热循环,在脂肪酸的热性能方面,这些材料作为潜热存储材料具有很好的热稳定性。     

石墨烯改性相变聚氨酯发泡材料传热特性研究及仿真

目的 提升无源冷链物流中保温容器的保温性能,减少或取消短途冷链运输中蓄冷剂的使用量.方法 将石墨烯改性相变大胶囊与聚氨酯发泡材料共混,制备石墨烯改性相变聚氨酯发泡材料,研究石墨烯的添加对其导热系数和保温性能的影响,并基于COMSOL Multiphysics对石墨烯改性相变大胶囊和石墨烯改性相变聚氨酯发泡材料的传热过程进行有限元模拟.结果 在常温状态下,石墨烯的添加会增加石墨烯改性相变聚氨酯发泡材料的导热系数;在冷藏工况下,石墨烯改性相变聚氨酯发泡材料的导热系数随石墨烯添加量的增加而降低,石墨烯改性相变聚氨酯发泡材料制备的保温容器的系统热阻随石墨烯的增加而升高.通过有限元模拟可发现,石墨烯的加入能够提升相变大胶囊的导热系数,同时能够减缓升温平台阶段的升温速率;在跨越平台区后,即内部相变大胶囊完全融化后,石墨烯会提升保温材料的导热系数,从而降低保温容器的保温效果.结论 制备的石墨烯改性相变聚氨酯发泡材料能够在设计使用时间内提升保温容器的保温性能,该材料在需要冷藏的生鲜果蔬短途无源冷链物流领域具有广阔的应用前景.     

Experimental evaluation of thermal properties of R134a clathrates based PCMs for cooling applications

The thermal properties of R134a clathrates with additives, which are treated as phase change materials (PCMs), are experimentally determined. The formation of refrigerant clathrates is investigated due to their potential use in active as well as in passive cooling applications. The PCMs are formed using R134a clathrate and distilled water with different refrigerant proportions and five different additives. The main objective of using additives is to study their potential for enhancing the clathrate thermal properties under direct contact heat transfer. PCMs are formed in glass tubes and their temperatures are recorded, at two different locations inside the tube, after regular intervals. The R134a percentages of 35% are used to form clathrate. For the additives, ethanol, sodium chloride, magnesium nitrate hexahydrate, copper and aluminum are used. PCMs are formed using a controllable constant energy water bath. The thermal properties determined are the liquid phase thermal conductivity, mushy phase thermal conductivity, and specific latent heat of the PCMs. A comparative study is conducted to compare the thermal properties of different PCMs using the suggested additives. The copper additive improves the thermal conductivity the most while sodium chloride reduces the thermal conductivity. Ethanol additive improves the specific latent heat the most while magnesium nitrate hexahydrate reduced the specific latent heat.     

聚酰亚胺/羰基铁粉吸波包装材料性能分析

目的 制备聚酰亚胺(PI)/羰基铁粉(CI)复合膜并探究其性能,以改变微波加热过程中的加热方式.方法 主要通过红外光谱、扫描电镜、力学性能、透氧透湿和微波转热测试分析其性能.结果 聚酰亚胺与羰基铁粉是物理结合;当羰基铁粉质量分数超过25％时,开始发生团聚;当羰基铁粉质量分数为20％时,弹性模量最小;当羰基铁粉质量分数为15％时,透氧透湿系数最低;随着羰基铁粉含量的增加,复合膜在微波加热下升温和常温下降温的速率增加.结论 PI/CI复合膜能够吸收部分微波转热能,是一种新型的吸波包装材料,为微波加热用包装材料的设计提供了新思路.     

多角度肋片强化相变材料换热仿真分析

目的 针对太阳能热利用领域中相变材料的封装结构提出圆柱体相变蓄热棒,并设计多角度肋片以加快相变材料融化速率。方法 采用CFD仿真技术,分析不同形状肋片对蓄热棒中相变材料融化特性的影响,计算各模型相变材料的融化时间、温度响应速率和平均传热系数。结果 在800 W/m²的热流边界条件下,无肋片蓄热棒的相变材料完全融化需要2 813 s,设计的12组肋片中Tra–45模型性能最优,相变材料的融化时间比无肋片对照组的缩短了5.4%;Tra–45模型中相变材料温度分布集中,且最高温度上升了6 ℃,Tra–45模型的温度响应速率较对照组的提升了5%;Tra–45模型的平均换热系数达到9.97 W/(m².K),较对照组的提升了2.8%。结论 蓄热棒内增加梯形45°肋片后,相变材料融化速率加快,蓄热棒内温度分布均匀。同时,相变材料的温度响应速率提高,平均换热系数显著增加,可满足频繁充放热的需求。     

高定形聚乙二醇/剑麻纤维素/彭胀石墨相变储能材料的研制及热性能

以聚乙二醇(PEG)作为相变组分,以高导热的膨胀石墨(EG)和富合羟基的剑麻纤维素(CSF)作为相变支撑组分,分别利用自制的超声辅助真空设备进行动态灌注或机械搅拌进行熔融共混制备了不同PEG用量的定形相变储能材料(PCMs).采用扫描电子显微镜、高分辨率光学相机、差示扫描量热仪、Hot disk-导热仪、热重分析仪等技术测试了PEG基复合PCMs的微观形貌、定形性、储热性能、导热率及稳定性.结果表明,新颖的动态灌注法制备的PEG基复合相变材料呈现出更致密的微观形态,更好的储热性能和更高的导热率及热稳定性.同时,实验发现由于CSF大量的极性羟基和多孔隙结构,当CSF质量分数为30％,EG质量分数为1％时,复合材料表现出极好的定形效果.