潜热型纳米流体粘度特性的实验研究

实验测量了潜热型纳米流体TiO2-BaCl2-H2O的粘度,分析了纳米粒子体积分数和温度对纳米流体粘度的影响.实验结果表明,在BaCl2水溶液中添加纳米TiO2会增加其粘度,且随着粒子浓度的增加,粘度增加越显著;粘度随温度降低而升高.潜热型纳米流体TiO2-BaCl2-H2O的粘度不随剪切应力的变化而变化,表现为牛顿型流体的流变特性.基于实验数据,建立了潜热型纳米流体TiO2-BaCl2-H2O粘度的计算模型,模型预测值与实验值的误差在2％以内.     

基于跨季节储热的相变材料的制备及研究

制备了4组不同浓度的醋酸钠水溶液。将纯三水醋酸钠分别在70℃、75℃、80℃、85℃不同加热温度中熔化后进行冷却,来研究加热温度对过冷度的影响。4组样品在85℃水槽中熔化后分别在10℃和0℃低温槽中冷却,手动播种三水醋酸钠晶粒触发结晶放热,来研究醋酸钠水溶液的稳定过冷和放热性能;并通过DSC测试醋酸钠水溶液的相变温度和潜热值。结果发现,过冷度随着加热温度的升高而增大,加热温度超过80℃时,三水醋酸钠可以实现稳定过冷。醋酸钠水溶液的相变温度与潜热值随着浓度的降低而降低,且过冷液体随浓度的降低过冷状态越稳定。其中60%浓度的醋酸钠水溶液相变温度为58.4℃,潜热值最大,达到265.4kJ/kg,无相分离,适合作为跨季节储热的相变材料。     

TiO_2-H_2O纳米流体流变特性的实验研究

测量了不同体积浓度的TiO2-H2O纳米流体在不同温度下的粘度,结果表明,TiO2-H2O纳米流体的粘度显著大于未添加纳米粒子的纯水的粘度值,并且粘度随体积浓度的增大急剧增大,随温度的升高而急剧减小.流变特性表明,在所配制的体积浓度内,TiO2-H2O纳米流体是一种典型的牛顿型流体.     

水基纳米流体的凝固行为

选用二氧化钛(TiO2)纳米颗粒、碳纳米管(CNT)和石墨烯(graphene)纳米片制备水基纳米流体。采用步冷曲线法测量纳米流体的凝固温度和时间。研究纳米材料形状、尺寸、接触角和比表面积对纳米流体凝固行为的影响。实验发现,TiO2纳米颗粒、CNT纳米管和石墨烯纳米片对纳米流体过冷度和凝固时间的减小作用依次增强。0.034%(质量分数)浓度的石墨烯纳米片可完全消除水的过冷现象,使其凝固起始时间和总时间分别缩短61.22%和30.53%。成核理论分析表明,纳米流体的凝固过冷度主要取决于单位体积纳米流体的成核面积。与接触角、形状和尺寸相比,纳米材料的比表面积对纳米流体过冷度的影响更大。     

Al2O3纳米流体相变特性的DSC研究

纳米流体相变时所体现出的特性是其作为蓄冷相变材料使用的重要基础。利用差示扫描量热法分别测量了纳米颗粒粒径为10nm、20nm、50nm、100nm、500nm,质量分数为5%、10%、12%、15%、20%,以及降温速率为2℃/min、3℃/min、5℃/min、7℃/min、9℃/min的Al2O3纳米流体的凝固点、冰点、融化点、比热及相变潜热的影响。测量结果表明:纳米流体的凝固点、冰点值都高于去离子水;随着颗粒粒径、质量分数和降温速率的增加,纳米流体的凝固点、冰点逐渐升高,而比热值逐渐减小。融化温度随着颗粒粒径、质量分数的增加而增加,且随着降温速率的增加而小幅度的降低。去离子水的相变潜热值高于纳米流体的潜热值;随着纳米颗粒粒径的增加,潜热值越大;随着质量分数和降温速率的增加,相变潜热值越小。     

纳米二氧化钛-赤藻糖醇储能体系实验研究

针对移动供热的温度范围,相变温度为119℃的赤藻糖醇具有很大的应用潜力,但其存在导热系数低、放热不稳定、容易过冷等不足。本文通过添加纳米材料作为成核剂改善赤藻糖醇性能,制备了不同纳米材料的相变复合材料。对样品的融化-凝固进行观察记录,绘制时间温度曲线并对纳米氧化钛在质量分数不同的情况下进行体积膨胀率和密度、过冷度、相变潜热、导热系数测定,测试表明,相对于纯赤藻糖醇,添加纳米级物质作为成核剂可以减小相变材料的过冷度,并且在一定程度上可以提高相变材料的导热系数;纳米二氧化钛对样本的密度数值上有0.02~0.08 g/cm~3的波动,膨胀率呈减小的趋势;添加0.1%的纳米二氧化钛-赤藻糖醇过冷度下降37.91%,潜热值下降2.25%,固态导热系数增大3.67倍。     

水基纳米TiO_2复合相变材料的制备及性能

针对水作为冷藏保鲜领域常见的蓄冷剂存在相变时过冷度大、导热系数小的现象,研制了一种以水作为基液,添加纳米粒子及分散剂的复合相变材料,该材料配方质量比为水+0.7%纳米二氧化钛(TiO_2)+1.0%十二烷基苯磺酸钠(SDBS),相变温度为0.216℃,相变潜热为353.1 k J/kg。在水中加入纳米TiO_2使水在相变过程的过冷度降低了5~6℃,且导热系数较基液提高了62.7%,从0.598 8 W/(m·K)升至0.974 5 W/(m·K);同时添加分散剂SDBS,改善了水基纳米TiO_2的沉降问题,提高了材料的稳定性,防止相分离。结合理论与实验,总结分析了纳米TiO_2与分散剂SDBS不同质量比的水基纳米复合相变材料的热性能,确定纳米TiO_2与分散剂SDBS在水中的最佳质量添加比为7∶10。通过最优例材料静置后的颜色观察和导热系数测试,表明纳米TiO_2在水中具有良好的分散稳定性。     

添加TiO2纳米颗粒和分散剂的相变流体粘度实验研究

选定质量分数为30%的烃类相变流体作为基液,采用"两步法"配制了多种添加纳米颗粒(TiO_2)及分散剂(SDBS十二烷基苯磺酸钠)的相变流体,测试分析了纳米颗粒质量分数、粒径及分散剂质量分数对相变流体粘度的影响。结果表明,相同温度下,纳米颗粒质量分数越大,纳米颗粒粒径越大,相变流体粘度越大。而相变流体粘度随分散剂质量分数增大呈先减小后增大的趋势,当分散剂质量分数为0.1%时,相变流体粘度达到最小。     

四丁基溴化铵相变蓄冷材料热物性实验研究

通过实验对四丁基溴化铵(TBAB)溶液的蓄冷结晶过程进行了测试,结果表明TBAB溶液的凝固温度随其浓度的改变而改变,在25%~45%的浓度范围内,其凝固温度位于5.8~9.3℃范围内.选取相变温度适宜、相变过程稳定、浓度为40%的TBAB溶液,向其添加硼砂成核剂,测试其相变温度和相变潜热,测试结果表明质量浓度为2%的硼砂在不影响TBAB溶液凝固温度的情况下可以降低其结晶过冷度2.4℃.采用示差扫描量热仪(DSC)测试TBAB溶液的熔解潜热为187.030kJ/kg.因此TBAB溶液是一种高效的空调蓄冷材料.     

Al_2O_3-H_2O纳米流体相变蓄冷特性研究

在水介质中悬浮少量的纳米氧化铝颗粒(粒径20nm),通过添加分散剂和超声波振荡,制备成均匀分散的Al2O3-H2O纳米流体。对水和Al2O3-H2O纳米流体的相变蓄冷特性进行了实验比较。结果表明,加入纳米Al2O3可降低水的过冷度,缩短结冰时间;在相同的时间内,纳米流体的蓄冷量要大于纯水。     

氧化石墨烯纳米流体分散性及过冷特性研究

以质量分数为0.05%的氧化石墨烯纳米流体为实验对象,测量了不同超声分散时间下氧化石墨烯纳米流体的粒度和Zeta电位分布。同时测定了降温过程中氧化石墨烯纳米流体的过冷度和相变时间,探讨了超声时间对氧化石墨烯纳米流体分散性和过冷特性的影响。实验结果表明,超声分散时间越长,分散性能越好,但在150min后,粒径和Zeta电位大小趋于稳定;且超声分散时间为150min时,过冷度较小,相变时间较短,分别为5.2℃和4870s。     

TiO2油基纳米流体的制备和流变性能

制备TiO2和掺镧TiO2-变压器油纳米流体,研究了流体的流变行为和电场调控特性.TiO2和掺镧TiO2均为锐钛矿型,平均粒径为18.7 nm.TiO2和掺镧TiO2纳米流体的零场粘度42.4 mPa·s,外观透明,存放六个月不发生沉降.在外加电场的激励下,未掺谰Ti02纳米流体的粘度随着电场强度的增大而减小,而掺镧TiO2纳米流体的粘度随着电场强度的提高而增大,镧的掺杂量为3%时粘度最大增幅为35%.掺镧纳米流体的介电损耗和介电常数明显增大,颗粒界面极化增强是流变性能改善的原因.     

相变微胶囊悬浮液传热性能的研究进展

相变微胶囊悬浮液作为一种潜热型功能流体,其独特的性能使其受到科研工作者的关注。在回顾了现有相变微胶囊悬浮液传热性能的研究进展,对相变微胶囊悬浮液的导热性能、对流传热特性分别进行介绍。讨论了悬浮液的体积浓度、雷诺数(Re)、斯蒂芬数(Ste)、努塞尔数(Nu)及无量纲过冷度等因素对相变微胶囊悬浮液换热能力的影响,以及相变微胶囊悬浮液管内换热特性。本文针对相变微胶囊悬浮液中添加纳米粒子(纳米Al_2O_3,纳米Fe,纳米TiO_2)和磁性材料对其导热系数和强化传热的提升情况进行了讨论,并指出了目前研究存在的问题和今后研究的发展方向。     

基于T-history曲线计算材料相变潜热方法的改进

目的改进以T-history曲线为基础计算相变材料潜热的方法。方法对相变材料降温过程用温度记录仪测得的数据,分别以高次多项式和三次样条插值法拟合,而后分别计算去离子水和水合盐的相变潜热。对于无过冷度相变材料,以拟合后降温曲线一阶导数最高点、一阶导数突变点和拐点分别作为相变起始位置计算相变潜热。结果三次样条插值法拟合后求得相变潜热值与理论值偏差小于10%,对于无过冷度的相变材料,一阶导数最高点作为相变起始点时,相变潜热计算值与理论值偏差最大为8.01%,最小为1.55%。结论采用三次样条插值拟合法计算PCM的相变潜热,最稳定且接近理论值,以一阶导数最高点为相变起始点计算无过冷度的相变材料的相变潜热结果更精确。     

温度和颗粒浓度对纳米流体粘度的影响

采用"两步法"制备了含有不同质量分数的TiO2-水纳米流体,并观察了其稳定性。测量了不同质量分数的纳米流体在15～40℃时的粘度,结果表明,纳米流体的粘度随颗粒浓度的增加而增大,随温度的升高而以指数形式降低,并且各种纳米流体的粘度随温度的变化趋势相似。结合实验数据,对已有粘度计算公式进行修正,提出了涉及温度和颗粒浓度的纳米流体粘度计算公式。     

有机-无机混合相变材料的热物性研究

目的获得有效改善过冷,同时保持较高潜热、性能稳定的混合相变储能材料。方法分别制备不同质量比的硬脂酸/Mg(NO_3)_2·6H_2O、硬脂酸/Na_2HPO_4·12H_2O的混合材料,使用高低温交变箱测试长期循环性能,用温度记录仪测其步冷曲线,得到相变温度和过冷度,再使用参比温度曲线法对相变材料循环前后的相变潜热进行测试比较。结果硬脂酸/Na_2HPO_4·12H_2O混合材料的过冷度降低至3℃左右,经300次融化/凝固循环后过冷度维持恒定,潜热衰减率在20%以内。结论采用结构相似的2种混合相变材料均可改善无机水合盐的过冷度。硬脂酸与Mg(NO_3)_2·6H_2O相容性不佳,相变潜热的衰减加剧,循环稳定性变差,而硬脂酸与Na_2HPO_4·12H_2O的相容性良好,性能表现稳定,是一种良好的储能材料。     

太阳能中温利用相变材料MgCl_2·6H_2O的热循环耐久性研究

分别在密封和未密封条件下对六水合氯化镁(MgCl2·6H2O)进行600次加速热循环实验,研究其作为太阳能中温蓄热材料的可行性。采用差示扫描量热仪、X射线衍射仪和多路温度测试仪测试不同次数热循环后样品的相变温度、相变潜热、晶体结构和过冷度。结果表明,未密封状态下,200次热循环后,MgCl2·6H2O的相变潜热降低54.2%,并有新相MgCl2·4H2O产生;密封状态下,600次热循环后,MgCl2·6H2O的相变温度和峰值温度的变化分别在±1%和±4%内,相变潜热的变化在-15.2%~+1.5%内(300次热循环后变化异常);同时,MgCl2·6H2O凝固时几乎没有过冷现象,过冷度在0~2.2℃之间。密封状态下,MgCl2·6H2O在太阳能中温蓄热应用中是一种很有发展前景的材料。     

相变蓄冷纳米复合流体成核过冷度及释冷的实验研究

通过添加亲水性分散剂,经过超声振动制备了粒径为20nm的4种不同质量分数的TiO2-水纳米复合流体.对去离子水和纳米复合流体同步进行蓄冷和释冷实验,实验表明:加入纳米TiO2粉体后,可大幅度降低水的过冷度直至消除,并且纳米复合流体的起始成核时间比去离子水提前了,融冰时TiO2-水纳米复合流体的释冷率要比去离子水大.     

低温冷链物流用相变材料的优化及应用

本文针对-23 ℃以下的低温冷链物流场合,研制了一种由甲酸钠（HCOONa）、氯化铵（NH4Cl）和水组成的新型复合相变蓄冷材料SF70（HCOONa-NH4Cl-H2O质量比为2:1:7）,并以SF70为基液,添加纳米粒子、增稠剂对其过冷度、导热率导热系数及相分离现象进行优化,对优化后的材料进行循环性能实验及保温箱应用实验。结果表明：添加质量分数为0.4% 的TiO2纳米粒子在综合改善蓄冷材料的过冷度及导热性能上表现最优;添加质量分数为1%的 PAAS增稠剂能有效消除复合材料的相分离现象。经优化的最终材料为SF70+0.4% TiO2+1% PAAS,其相变温度为-29.9 ℃、潜热为255 kJ/kg、过冷度为2.8 ℃、导热率导热系数为0.652 2 W/(m?K)。经过200次循环试验,复合材料热性能稳定。将该复合材料应用在于自制保温箱中可使冷冻肉丸维持保持在-23 ℃以下超20 h,能够满足短途冷链运输的要求。     

纳米流体强化相变蓄冷特性的实验研究

在水基液中添加少量的纳米Cu颗粒(平均粒径为25nm),经超声波振荡和添加分散剂后,制备成分散稳定的Cu-H2O纳米流体.实验研究了纳米颗粒添加剂对水过冷度的影响,并采用红外热摄仪在线观察了纳米流体结晶过程的温度分布.结果表明.在水基液中加入纳米Cu粒子后,其过冷度明显降低,且随着纳米Cu质量分数的增加,流体的结冰时间缩短.Cu-H2O纳米流体的相变温度比水的提高了1℃,因此,纳米流体蓄冰时可以降低压缩机的输入功率,从而节约成本、减少能耗.