相变材料强化传热研究进展

对国内外相变材料各种强化传热技术进行了综述与讨论,包括添加金属填料、添加石墨、胶囊封装、加肋片、添加碳纤维和组合相变材料等,展望了相变材料的发展趋势.指出能源的大量消耗使得储热技术的研究越来越重要.其中潜热储热是一种有效的储热系统,相变材料是潜热储热系统的重要组成部分,但是有些相变材料(尤其是一些有机相变材料)存在导热系数低的缺点.在节能越来越受到重视的今天,相变材料的强化传热已成为热点问题.     

耦合相变储热的金属氢化物反应器吸氢过程模拟

基于金属氢化物储氢反应,建立了相变材料蓄热的固体储氢反应器模型,模拟研究了吸氢压力等操作参数及相变材料的相变温度、固(液)态导热系数、相变潜热等物性参数对固体储氢反应器工作过程的影响. 结果表明,相变材料的固态导热系数和相变潜热对固体储氢反应器性能的影响较小,相变温度和液态导热系数对反应器性能影响较大. 相变温度越低,液态导热系数越大,储氢反应器性能越好. 在使用最优的相变材料储能时,提高充入氢气的压力可加快反应速率,强化相变材料的传热,有助于进一步优化反应器的储氢性能.     

金属有机骨架基复合相变储热材料研究进展

固-液相变材料的品种多且潜热大,是潜热储热技术的重要工作介质。因其存在的液相泄漏问题,现阶段常将此类相变材料与多孔载体复合以提升相变材料的应用性能及使用寿命。金属有机骨架（MOFs）是一种新型多孔材料,具有高比表面积、高孔隙率以及孔径和表面性质可调控等优势,将其用作相变材料的载体具有潜在的发展前景。本文对MOF基复合相变材料的研究进行了全面综述,详细介绍了以MOFs为载体、以MOFs衍生多孔碳为载体和以MOFs原位生长于高导热基体所得复合材料为载体而制得的多种复合相变材料。MOFs的微孔结构所产生的强毛细管力对固-液相变材料有很强的固定作用;制备较大孔径的MOFs或者对MOFs进行修饰以调节MOF与相变材料间的相互作用,都有利于提高相变材料的负载率,从而提升复合相变材料的潜热;对MOFs进行高温碳化处理得到MOFs衍生多孔碳能有效解决MOFs孔径过小的问题,并能通过对其进行氮掺杂或磷掺杂来增强载体与相变材料间的氢键作用,从而获得具有高负载率和相变潜热的复合相变材料;为了增强MOF基复合相变材料的导热性能,先将MOFs原位合成在高导热基体上以利用高导热基体提供连续的传热网络,可以有效提升复合相变材料的导热系数。将原位生长在高导热基体上的MOFs进行高温碳化处理可以得到MOFs衍生多孔碳与高导热基体的复合材料,将其作为载体可以进一步增强复合相变材料的导热性能。文中最后指出,今后对于MOF基复合相变储热材料所用MOFs和相变材料的种类、MOFs与相变材料间相互作用对储热性能的影响、MOFs与相变材料复合后的稳定性等方面还需进一步探索,将MOFs的催化、检测等功能与相变材料的储热控温功能相结合制备多功能材料也是未来的发展方向之一。     

相变储热的传热强化技术研究进展

相变储热技术具有储热密度大、相变温度稳定以及过程容易控制等优点,具有广泛应用前景。相变储热技术在应用中需完成热能的储存与释放过程,其传热特性直接决定应用效果。储热技术的传热强化主要包括三个方面：一是相变材料本身的导热强化;二是潜热型功能热流体的对流传热强化;三是储热器的传热强化。本文综述了国内外在相变储热技术的传热强化研究方面的进展,主要介绍了膨胀石墨、泡沫金属等复合相变材料的导热强化,相变微胶囊及相变微、纳米乳液潜热型功能热流体传热强化以及管壳式储热器、板式储热器、螺旋盘管储热器等储热器的传热强化。文章指出,膨胀石墨基复合相变材料具有高热导率、大储热密度以及良好的定型特性,且价格低廉,极具应用前景。纳米乳液功能热流体具有表观比热容大、流阻较小等优势,但存在稳定性较差、过冷度大等问题。板式储热器具有较大的传热面积、较高的传热功率,适宜应用于相变材料传热系统。但应用背景不同,针对不同场景提供不同储热器的选型及指导值得作进一步的研究。     

用于冷链的低温相变材料的研究进展

相变材料（PCM）具有较高的储能密度，有利于能源的储存和高效利用。对于低温相变材料，其应用从相变温度为0℃至室温的空调和建筑等领域到零下的工业制冷和食品、药物等的运输储藏，非常广泛。本文从水溶液相变材料体系和非水相变材料体系两方面对冷链用相变材料进行了系统介绍，并从过冷、长期稳定性和导热等角度综述了近年关于冷链用相变材料的研究。指出对于水溶液相变材料体系存在的严重过冷及盐-水体系较强的金属腐蚀性，可通过使用合适的成核剂、改善相变材料对成核剂的浸润性、避免纳米粒子团聚及用不锈钢或聚合物材料封装等方法改善；对于非水相变材料体系，可通过引入高导热的纳米粒子和支撑材料，微胶囊化PCM等方法来解决有机物热导率较低的问题。关于纳米粒子的聚沉以及引入支撑材料和微胶囊化PCM导致的大量潜热损失问题，指出改善纳米粒子和支撑材料与PCM的亲和性是值得尝试的方向。     

环氧树脂复合相变材料基本性能研究

为研究高温条件对微胶囊相变材料及环氧树脂包裹下的复合相变材料调温性能的影响,采用微胶囊法制备相变材料,浇注法制备复合定形相变材料,借助热稳定性测试(TGA)、电镜扫描试验(SEM)、储热能力测试(DSC)以及热老化试验等方法,测定热老化前后相变材料及多种环氧树脂包裹下复合相变材料的相变温度、相变焓值、微观结构形态、高温条件下材料质量损失等.试验结果及分析表明:微胶囊相变材料热老化后无相变调温能力;热老化前,环氧树脂A包裹的复合调温剂相变焓值最高,环氧树脂B包裹的复合调温剂相变焓值最低;热老化后,环氧树脂A与环氧树脂C包裹的复合相变调温剂焓值相近,环氧树脂B包裹的复合相变调温剂无相变调温能力;微胶囊相变调温材料与环氧树脂C优选质量配比为1:1.     

氧化钙对金属/粉煤灰基高温定形复合相变材料蓄热性能的影响

以Al-Si合金粉为相变介质,高钙及低钙粉煤灰为基体材料,采用混合烧结法制备金属/陶瓷基高温定形复合相变材料,探讨两种粉煤灰及CaO含量对材料蓄热性能的影响.结果 表明,由于高钙粉煤灰中具有助熔作用的CaO含量较高,降低了烧结过程中的熔融温度,使基体中出现大量封闭孔,故高钙粉煤灰复合相变材料具有增重率小、相变潜热高、存在单质Al等特性.低钙粉煤灰中外加CaO后,其增重率降低而相变潜热明显增加.当粉煤灰中CaO总含量控制在10％ ～ 15％时,复合相变材料的蓄热性能突出.     

硬脂酸/二氧化硅复合相变储热材料制备及性能研究

采用“溶胶-凝胶”工艺制备出具有不同硬脂酸质量分数的硬脂酸/二氧化硅复合相变储热材料,运用SEM、XRD和DSC等手段对复合相变储热材料的结构与性能进行了表征和测试。复合相变储热材料是硬脂酸嵌入到二氧化硅三维纳米网孔中形成的,其相变温度和相变潜热均随硬脂酸质量分数的增加而增大,且相变温度低于纯硬脂酸,相变潜热与对应质量分数下的硬脂酸相当。实验结果表明,硬脂酸/二氧化硅复合相变储热材料具有储热密度大、性能稳定以及导热系数较高等优点。     

无机水合盐相变材料过冷度抑制方法的研究进展

无机水合盐相变材料具有较高的相变潜热、原料易得、安全性高等优点,在未来中低温储能领域有巨大的应用潜力,但其在相变过程中易出现“过冷”与“相分离”等现象,严重影响了其热稳定性能,相关问题可通过添加成核剂、增稠剂进行解决。但无机水合盐在液态下会发生泄漏,需要将其限制在一定区域内。通过多孔材料吸附、微胶囊化等方法可以对无机水合盐相变材料进行封装,多孔材料如膨胀石墨、膨润土、泡沫金属等可以吸附无机水合盐,防止其相变过程发生泄漏。微胶囊包覆则是通过将相变材料微胶囊化封装在壳材内,常用壳材包括聚甲基丙烯酸甲酯、三聚氰胺?甲醛树脂或聚脲树脂等,此外,无机SiO2壁材也是常用的材料。通过吸附封装或者微胶囊化,可以将无机水合盐相变材料限制在一定区域内,提高无机水合盐相变材料的分散性能,降低其过冷度、改善相分离现象,进一步提高无机水合盐相变循环的热稳定性,是解决无机水合盐相变材料在相变过程中渗漏问题的有效方法。本工作综述了无机水合盐相变材料过冷、相分离问题的研究现状,总结了采用多孔材料吸附和微胶囊化抑制或解决无机水合盐过冷度的研究进展,并对今后无机水合盐储能应用研究提出了建议与展望。     

有机复合相变材料在医药领域的研究进展

相变材料具有较大的潜热,能够作为储能材料、支持材料、包裹材料、造影材料等应用于建筑、制冷、航天、医疗等领域,主要介绍了有机复合相变材料在医疗方面应用的研究进展.根据有机复合相变材料的具体用途进行分类,围绕医用敷料、微胶囊、造影剂、医用保温四个方向展开介绍,从而为相变材料拓展新的应用方向提供参考以及为临床治疗提供新的思路.     

Materials of construction in the fatty acid industry

The basic material of construction for the tankage and reactors that are used in the fatty chemical industry is one or another variant of the 300 series stainless steels. The use of these alloys essentially eliminates the possibility of iron and other metal contaminations which may either degrade the product or catalyze undesirable oxidation and other side reactions. With certain exceptions, it has been found that Type 304 stainless steel may be used in fatty chemical processing at temperatures up to 150 C and Type 316 stainless steel for tanks and vessels designed for use above that temperature. Where welding is involved in the fabrication of equipment designed for high temperature usage, it has been found necessary to use either a special low carbon stainless steel or an alloy which contains an extra ingredient that will inhibit carbide precipitation in the weld area since such precipitation usually results in a point of corrosion and ultimate failure. in the fabrication of pressure vessels, it is normal practice to use carbon steel plates of suitable thickness that have a minimal amount of the desired alloy bonded to the surface rather than fabricate of solid alloy. This not only reduces the cost of the vessel but adds greatly to the strength of the sheet since most high alloys lose tensile strength rapidly as temperatures are increased while carbon steel retains strength until very high temperatures are reached. In addition to the 300 series stainless steels, certain highly specialized alloys such as Inconel 825, Carpenter 20 Cb, or Monel are frequently used for extreme acid conditions. The lower cost of aluminum as compared to a high alloy makes it attractive for storage tanks but it can be used only when materials contain no moisture, since even traces of water accelerate the rate of corrosion and rapidly render the tank unusable. New materials on the scene are fiberglass-polyester tankage and applied linings of the phenolic or the epon-epoxy type. These materials do not have a wide application, but where their use is possible, it is a lower cost answer to the problem of iron contamination.     

动电位极化曲线法研究铝合金材料在海水中腐蚀现象

用动电位极化曲线法研究不同铝合金材料在海水中的腐蚀情况,探究海水中NaClO和Fe3+含量对铝合金材料的腐蚀影响。结果表明铝合金2024和1100较5052在海水介质中更易发生腐蚀,加入Fe3+会加速铝合金2024腐蚀,加入适量NaClO会减缓其腐蚀。铝合金2024可用作采用5052铝合金作为换热材料的多效蒸馏装置置换海水中重金属离子的预处理材料。     

水源热泵用换热设备常用金属的腐蚀性能

目前有关金属腐蚀的研究多集中在探讨影响腐蚀的因素以及防腐蚀相关技术,有关换热器金属腐蚀经济性的文献较少。本文采用挂片失重试验,结合电镜分析,分别研究了碳钢10^#、不锈钢316L、紫铜T2和铝合金LF21在海水和污水中的腐蚀速率、电偶腐蚀速率以及微观腐蚀形貌;并运用模糊综合评价法进行评价,为合理选择换热设备金属材料提供依据。结果表明,根据金属均匀腐蚀耐蚀性十级标准,不锈钢316L、紫铜T2与铝合金LF21都属于耐蚀金属,不锈钢316L在静止和流动水环境中,均具有最好的耐蚀性;在严格避免与电位较正金属偶合使用的前提下,铝合金LF21比碳钢10^#和紫铜T2耐蚀,其经济性也较为优秀;碳钢10^#虽耐蚀性差但胜在价格优势,是实际工程最常用的金属材料。     

Electrodeposition behaviour of zinc-iron group metal alloys from a methanol bath

Electrodeposition of zinc–iron-group metal alloys is carried out in a methanol bath. The effects of different parameters, such as bath composition and current density on current efficiency and alloy composition are investigated. Partial polarization curves of zinc and nickel are measured for both alloy and single metal deposition to evaluate the codeposition behaviour of zinc–iron-group metal alloys. Attempts are also made to confirm the proposed hydroxide suppression mechanism explaining the anomalous type of codeposition of zinc–iron-group metal alloys by investigating the role of water in the electroreduction process of zinc and iron-group metal ions.     

Praktische Hinweise zur Wahl des Werkstoffs von Maschinen und Apparaten

Materials for production plants must be corrosion resistant and mechanically stable. Additionally, the plant hygiene and product hygiene may represent key aspects, depending on the product. Typical materials for the equipment in the chemical, pharmaceutical and food industries are high‐quality stainless steels as well as special metals, super alloys, non‐metals and plastics. To avoid contaminations, the stainless steel equipment is polished on the product contact surfaces. Chemical resistant special materials are used as massive material or often applied on a steel base.     

典型合金循环利用研究进展及挑战

作为关键基础材料,高性能合金在高端装备制造、新能源等战略性新兴产业中发挥着至关重要的作用。随着我国战略性新兴产业的发展壮大,对合金材料的需求将大幅增加。合金材料的制备需要消耗大量金属矿产资源,特别是涉及多种稀缺金属。与此同时,废旧合金的社会累积量逐年增加,影响生态环境。因此,如何协调资源、发展和环境之间的关系成为国际研究热点,发展循环经济被认为是实现可持续发展的重要出路。硬质合金、轻质合金和高温合金在国民经济和国防领域具有广泛且重要的应用,本文以碳化钨硬质合金、轻质铝合金和高温镍基合金三类典型合金为研究对象,系统分析了其资源储备、废料特点和回收再利用现状,并对典型合金循环利用未来发展方向进行了展望。     

Electrochemical deposition and characterization of ZnCo alloys and corrosion protection by electrodeposited epoxy coating on ZnCo alloy

ZnCo alloys electrochemically deposited on steel under various deposition conditions were investigated. The influence of deposition current density, temperature and composition of deposition solution on the phase structure and corrosion properties of ZnCo alloys were studied. It was found that ZnCo alloy obtained from chloride solution at 5 A dm⁻² showed the best corrosion properties, so this alloy was chosen for further examination. Epoxy coating was electrodeposited on steel and steel modified by ZnCo alloy using constant voltage method. The effect of ZnCo alloy on the corrosion behavior of the protective system based on epoxy coating is interpreted in terms of electrochemical and transport properties, as well as of thermal stability.     

SA387Cr11CL2钢制变换炉工艺方案

SA387Cr11CL2铬钼合金钢在中温下(350℃～480℃)临氢环境中具有防止氢脆、氢腐蚀、氢剥离、硫化物腐蚀性能,应用于气体变换等过程中效果良好。用该材料制作变换炉设备的过程中,冷、热加工(卷板、封头成型、焊接及热处理等)都要采取相应的技术和工艺措施,以控制焊缝及母材不出现裂纹、脆断等问题,确保设备的制造质量。     

Adhesion properties of functionally gradient diamond composite films on medical and tool alloys

We have investigated the adhesion properties of microcrystalline diamond thin films on Ti-Al-V alloy, Co-Cr-Mo alloy and steel. Microcrystalline diamond possesses high hardness, a low coefficient of friction, extreme chemical inertness and biocompatibility; these properties can enhance the performance of metal alloys used in medical implants and in machine tools. We have adopted three methods for improving the adhesion of microcrystalline diamond to commonly used metal alloys: (1) by alloying the substrate surface to minimize graphitization; (2) by employing appropriate buffer layers between the diamond film and the substrate; and (3) by creating functionally gradient diamond-(titanium carbide, tungsten carbide, titanium nitride and aluminum nitride) composites. We have demonstrated that functionally gradient discontinuous buffer layers of titanium carbide, titanium nitride, aluminum nitride and tungsten carbide are able to control stress and graphitization in microcrystalline diamond thin films. This work on buffer layers and functionally gradient coatings should allow the development of more adherent crystalline diamond films for medical and tribological applications.