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。     

基于T-history法确定相变材料的相变区间和相变焓

相变区间是决定相变材料使用性能的主要因素,也直接影响相变焓的计算。T-history法设备构造简单,测试试样体积大,可用于确定相变材料的相变区间和相变焓。选取癸酸、六水氯化钙复合物、石蜡3种典型相变材料,基于T–history法得到待测材料温度-时间曲线,改进计算过程得到相变材料焓温曲线。由温度-时间曲线的一阶,二阶导数选取切点,采用切线法确定相变区间,结合焓温曲线求得相变焓。3种材料测试结果:癸酸和石蜡相变起点和终点温度标准差均小于0.5℃,相变焓标准差率小于10%;六水氯化钙复合物结晶起点和终点温度标准差分别为1.9℃和0.8℃,融化起点和终点温度标准差小于0.5℃,相变焓标准差率小于10%。引入临界比热容分析相变区间内当量比热容,结果表明,确定的相变区间内的当量比热容大于临界比热容。改进后的T-history法可用于确定相变区间和相变焓。     

癸酸/膨胀珍珠岩复合相变储能材料的制备及性能研究

以癸酸为相变材料、膨胀珍珠岩为载体,采用真空吸附法将相变材料吸附到膨胀珍珠岩孔隙内,制备出癸酸/膨胀珍珠岩复合相变储能材料。采用SEM、FT-IR及DSC分别对复合相变储能材料的形貌、结构、相变温度和相变潜热进行表征。结果表明:癸酸能很好地吸附到膨胀珍珠岩的孔隙内,当癸酸的质量分数达到70%时,吸附量达到最大,起始相变温度为30.91℃,相变潜热达109.74J/g;癸酸与膨胀珍珠岩的复合为物理复合,没有改变癸酸的相变储能特性。     

癸酸-正辛酸低温相变材料的制备和循环性能

本文研制了一种用于相变温度在0~5℃的冷藏运输系统的二元有机复合相变蓄冷材料。该材料由癸酸和辛酸按比例混合经超声波振荡后制得,质量配比为30∶70。通过步冷曲线法测定了不同质量配比的癸酸-正辛酸溶液的相变温度,利用相图确定了二元低共熔共晶点,此时的质量配比为30∶70。经差示扫描量热仪(DSC)测得共晶溶液的相变温度为1.5℃,相变潜热为120.6 J/g。癸酸-正辛酸共晶混合物经过30次、60次结晶与熔化循环后,相变温度、相变潜热均未发生明显变化。测试结果表明,该相变蓄冷材料具有合适的相变温度、较高的相变潜热和良好的循环热稳定性,在蓄冷系统尤其是冷藏运输系统中有着很大的应用潜力。     

月桂酸-肉豆蔻酸-癸酸/膨胀石墨定形相变材料的制备与性能研究

采用超声波震荡法制备了月桂酸-肉豆蔻酸-癸酸三元脂肪酸共晶物,以膨胀石墨为基体,真空吸附法制备出月桂酸-肉豆蔻酸-癸酸/膨胀石墨新型复合相变材料。FT-IR、SEM和DSC的测试结果表明:脂肪酸与膨胀石墨间属于物理结合,具有良好的化学稳定性;复合材料的熔点为21.82℃,潜热值为121.5J/g,适用于建筑储能领域;1000次加速冷热循环后其熔点和潜热变化极小,显示了良好的热稳定性。由于膨胀石墨的加入,复合相变材料的导热能力显著提高,更利于相变材料的实际应用。     

癸酸／膨胀珍珠岩复合相变储能材料的制备及性能研究

以癸酸为相变材料、膨胀珍珠岩为载体，采用真空吸附法将相变材料吸附到膨胀珍珠岩孔隙内，制备出癸酸／膨胀珍珠岩复合相变储能材料。采用SEM、FT-IR及DSC分别对复合相变储能材料的形貌、结构、相变温度和相变潜热进行表征。结果表明：癸酸能很好地吸附到膨胀珍珠岩的孔隙内，当癸酸的质量分数达到70％时，吸附量达到最大，起始相变...     

脂肪酸类混合物热物性的理论预测及实验研究

以癸酸、硬脂酸、肉豆蔻酸和棕榈酸有机相变材料两两混合制成脂肪酸二元混合物为研究对象,选取理论计算公式,对不同配合比的脂肪酸二元混合物的相变温度和相变潜热进行理论预测,并对脂肪酸二元混合物的相变温度和相变潜热进行测试分析研究,将实验值与理论值进行对比,旨在证明所选取的理论计算公式应用于脂肪酸二元混合物的相变温度和相变潜热的预测是可行的。研究结果表明,脂肪酸二元混合物相变温度的实验值与理论值偏差较小,总体偏差均小于4.64℃,实验值与理论值吻合良好;相变潜实验值与理论值对比,除了硬脂酸/棕榈酸混合物个别条件下实验值与理论值偏差稍大为39.28J/g,其他混合物基本偏差不超过11.54J/g;理论计算公式用于脂肪酸二元混合物的相变温度和相变潜热的理论预测是可行的。     

癸酸-棕榈酸-硬脂酸/膨胀石墨蓄能复合相变材料的制备与热性能研究

癸酸、棕榈酸、硬脂酸形成的三元低共熔物与膨胀石墨通过真空浸渍法制备出新型癸酸-棕榈酸-硬脂酸/膨胀石墨储能复合相变材料,适宜的质量比为m(癸酸)∶m(棕榈酸)∶m(硬脂酸)=77.0∶11.5∶11.5,m(癸酸-棕榈酸-硬脂酸)∶m(膨胀石墨)=13∶1。采用DSC、FT-IR、TG、SEM、冷热循环实验和蓄/放热实验研究了材料的结构和热性能。SEM和FT-IR分析结果表明低共熔物与膨胀石墨是通过物理吸附方式结合。DSC结果表明复合材料融化和凝固时的相变温度为28.93℃和16.32℃,相变潜热为137.38J/g和141.51J/g。TG结果表明复合相变材料在100℃以下具有良好的热稳定性。500次热循环和蓄/放热实验表明循环前后复合相变材料的热可靠性好,且使用寿命长。膨胀石墨的添加改善了复合材料的热性能和热导率。研究表明制备的新型复合相变材料具有合适的相变温度、较高的相变潜热和热导率,热性能稳定可靠,可用于低温蓄能领域。     

复合相变储能材料的制备及热性能研究

基于建筑节能的重要性,采用实验的方法制备了一种癸酸与月桂酸的低共熔复合相变材料,这种相变材料的峰值融化温度是22.2℃,潜热是126.7℃,经过200次的循环以及释热特性测试发现这种复合相变材料的稳定性很好,再加入4%的石墨之后,导热性能有较大的提高。选用多孔建筑材料膨胀珍珠岩作为基质,用与相变材料直接浸泡的方式制得复合建筑材料,经过24h的浸泡,相变材料的质量分数达到了60%,用DSC测试出,复合材料的开始融化的温度17.9℃,潜热74.41J/g,做为一种新型的材料可以在节能建筑上使用。     

正癸酸-棕榈酸-硬脂酸三元脂肪酸复合相变材料的热性能

以癸酸(CA)、棕榈酸(PA)和硬脂酸(SA)为原料,通过超声法制备了三元脂肪酸复合相变材料。由二元相图确定CA-PA的二元配比,由三元相图确定CA-PA-SA的三元配比,由DSC和FT-IR测试其化学性质和热性能。FTIR表明共混复合相变材料中3种脂肪酸是通过分子间作用力结合在一起;DSC表明共混复合相变材料的相变温度为25.59℃、相变焓176.98J·g-1,由二元和三元相图可以看出,相变温度都是先降低后升高,表现出低共熔物特征;通过500次热循环测试,作为相变材料脂肪酸三元低共熔物具有良好的热稳定性和化学稳定性。根据上面的结论得出CAPA-SA复合相变材料有合适的相变温度和相变潜热,适合做蓄热低温材料。     

癸酸-棕榈酸/SiO_2相变储湿复合材料的制备与表征

以SiO2为载体,癸酸-棕榈酸为相变材料,采用溶胶-凝胶法制备了癸酸-棕榈酸/SiO2相变储湿复合材料,利用等温吸放湿法、步冷曲线法、FTIR、SEM、激光粒度分析仪(LPSA)、BET、TGA和DSC等对其进行性能测试和表征。结果表明:癸酸-棕榈酸/SiO2相变储湿复合材料的载体材料SiO2具有"笼"结构,其大量微孔形成三维空间网格结构既可以通过癸酸-棕榈酸与SiO2的物理嵌合方式包裹与束缚相变材料,又可以通过SiO2的亲水性能吸附水分子,具有良好的热湿性能。癸酸-棕榈酸/SiO2相变储湿复合材料表面光滑圆润无明显凹陷,颗粒粒径较小且均匀性较好(粒径为82.14nm、孔体积为0.010 7mL/g、孔比表面积为25.16m2/g、孔平均直径为26.63nm),属于纳米级有机相变芯材/无机基体复合材料;相变温度为19.88~23.13℃、相变潜热为38.55~42.56J/g,癸酸-棕榈酸的质量分数约为31.59%,满足人体舒适度的温度范围,适合在建筑领域中广泛应用。     

脂肪酸二元混合物储热性能的实验研究

选取癸酸、硬脂酸、月桂酸、棕榈酸和肉豆蔻酸5种脂肪酸按预先设定的比例混合配制脂肪酸二元混合物,利用差示扫描量热仪测试混合物的相变温度和相变潜热,以寻找具有合适的相变温度、较大的相变潜热,能用于相变围护结构的脂肪酸混合物。结果显示:脂肪酸二元混合物的相变温度和相变潜热相比单一组分的值有所降低;含葵酸的二元脂肪酸混合物的相变温度较低,范围大致为20~30℃,且相变潜热也较大,是用于墙体储能的理想相变材料;其他脂肪酸组成的二元混合物相变温度较高,不符合墙体储能的温度要求。     

低温复合相变材料正辛酸-癸酸的制备及性能分析

将正辛酸(OA)与癸酸(CA)按比例混合制备二元复合相变材料OA-CA,用于相变温度2～8℃的医药冷藏运输系统中。首先通过理论计算预测了二元混合物的共晶点,确定它的共晶点比例、相变温度及潜热值,然后围绕共晶点比例配制6种不同比例的混合物。结果表明:OA-CA的过冷度为0.4℃、共晶点质量比为71∶29、相变温度为1.7℃、相变潜热为122.1J/g、热导率为0.3231W/(m·K)。对OA-CA低温复合相变材料进行100次循环蓄放冷实验,发现其相变温度、潜热值、热导率均未发生明显变化。     

空调用二元有机相变蓄冷材料的理论预测与研究

有机相变材料在空调蓄冷中的应用是今后一个重要的发展方向,选取壬酸、辛酸、癸酸、月桂酸、正癸醇、月桂醇和肉豆蔻醇7种有机物质作为研究对象,两两组合,根据热力学第二定律和相平衡理论,预测出不同比例二元混合材料中的相变温度和相变潜热。通过DSC测试各组样品的热物性,制备筛选出适用于空调场合使用的二元有机相变蓄冷材料。结果表明:辛酸/月桂醇、癸酸/月桂醇和辛酸/肉豆蔻醇3组二元混合材料的相变温度范围为5~9℃,相变潜热范围为145~172kJ/kg,符合空调蓄冷要求;上述混合体系中辛酸/肉豆蔻醇(质量比73.7∶26.3)样品的性能最好,其相变温度为6.9℃,相变潜热为169.1kJ/kg。     

医药冷链物流用相变材料的研制

为研制相变温度在2~8℃的用于医药冷链物流系统的二元有机复合相变蓄冷材料,通过步冷曲线试验和DSC试验,对比十二醇(LA)-辛酸(CA)、十二醇(LA)-癸酸(DA)和十二醇(LA)-壬酸(NA)这3种不同质量配比的二元有机溶液的特性,发现十二醇-辛酸二元有机溶液质量比分数为40:60时,相变温度为2.08℃,相变潜热为224.5 J/g。经热常数分析仪测试,此二元有机溶液导热系数为0.3 W/(m·K)。试验结果表明,该复合相变蓄冷材料具有合适的相变温度和较高的相变潜热,因此在医药冷链物流系统中具有广泛的应用价值。     

月桂酸-癸酸/十四醇-十二烷复合相变储能材料的制备与性能研究

本文研制了一种用于相变温度为5~15℃的储能系统的相变储能材料,该材料由月桂酸(LA)、癸酸(DA)、十四醇(TA)与十二烷(DD)按比例混合经超声波振荡后制得,质量配比为27.1∶28.5∶29.6∶14.8。相变储能材料的性质通过步冷曲线法、差示扫描量热法(DSC)以及热稳定循环测试法等方法来研究。实验结果表明,本相变储能材料的过冷度接近0℃,可忽略不计;在流速为10 m L/min的液氮氛围以及5℃/min的温度变化速率下,相变温度为5.13℃,相变潜热为154 J/g;本材料循环600次后偏离了共融状态,但无分层,具有较好的循环稳定性;通过一系列性能测试,得到了本材料的基本物理性质及热性能。由此可得,本相变复合材料具有较高的潜热、合适的相变温度、较好的热稳定性以及较低的成本,在储能系统尤其是空调系统中表现出了极大的潜力。     

溶胶-凝胶法制备脂肪酸/SiO_2复合储能相变材料研究

以SiO_2为担载材料、癸酸-硬脂酸脂肪酸低共熔物为相变芯材,通过溶胶-凝胶法制备脂肪酸/SiO_2复合储能相变材料,并通过SEM,FT-IR,DSC及TG对其结构和性能进行了分析和表征。结果表明:当癸酸-硬脂酸的掺量为55%时,脂肪酸能牢固封存于SiO_2的三维空间网络结构中,复合储能相变材料颗粒均匀,表面光滑圆润;当超过SiO_2负载量时,多余的脂肪酸会暴露于基体表面,造成颗粒团聚、黏结且分散性差;SiO_2作为担载材料与相变芯材之间仅为简单的物理嵌合关系,同时还能提高复合储能相变材料的高温稳定性,使其在150℃以下具有稳定的热性能;复合储能相变材料的相变温度和潜热分别为29.9℃和68.2J/g,适合作为储能蓄热材料应用于低温相变领域。     

癸酸与棕榈酸低共熔混合物的制备与热特性分析

在实验测得单一物质熔点和熔化潜热的基础上,利用低共熔混合物配比计算公式对癸酸和棕榈酸低共熔混合物的配比、熔点和熔化潜热进行了理论预测,以指导DSC测试,并对低共熔混合物进行了红外光谱试验,以判断是否有新相生成.实验结果表明,癸酸的熔点和熔化潜热分别为29.85℃和150.32J/g,棕榈酸的熔点和熔化潜热分别为62.13℃和210.13J/g.低共熔混合物的理论配比为85.7:14.3(质量比),相变温度为26.74℃,相变潜热为152.74J/g.低共熔混合物的配比为86.1:13.9(质量比),相变温度为25.39℃,相变潜热为153.58J/g,与理论计算结果较吻合.红外光谱试验结果表明,癸酸和棕榈酸混合物中没有新相生成.     

利用纳米石墨强化正癸酸-十四醇复合相变材料的导热性能

作为常用的有机相变材料,脂肪酸具有循环熔融/结晶稳定的热性能以及无毒、无腐蚀性等优点,但脂肪酸体系的导热系数(0. 1～0. 3 W·m~(-1)·K~(-1))低,限制了它的工业应用范围。为了提高正癸酸(CA)-十四醇(TA)复合相变材料的导热性能,本实验选用CA与TA物质的量比为7∶3的复合相变材料为基液,通过添加不同质量分数的纳米石墨制备出正癸酸-十四醇/纳米石墨复合相变材料体系。研究发现,当添加纳米石墨的质量分数为0. 1%～0. 9%时,能形成较为稳定的悬浮液。通过SEM、DSC和Hot Disk导热系数测定仪对复合材料的主要热物理性能进行表征,分析结果表明,正癸酸-十四醇/纳米石墨复合相变材料的导热系数相对原基液有较大幅度的提高,而相变潜热和相变温度没有太大变化。当添加纳米石墨的质量分数为0. 6%时,所制备的正癸酸-十四醇/纳米石墨复合相变材料的综合性能最佳,其固态和液态导热系数分别提高了39. 5%、35. 2%,相变温度和相变潜热分别为20. 42℃、154. 25 k J/kg,并且具有良好的热稳定性。     

一种适合潜热输送的高温相变石蜡乳状液的热性能

针对太阳能利用、余热利用、集中供暖等应用背景,采用差示扫描量热法(DSC)遴选了一种相变温度合适(相变峰值87℃)、相变潜热值较大(203.9J/g)的工业石蜡,并以此为相变材料,采用非离子型乳化剂及助乳剂复配的方法研制了3种浓度的石蜡乳状液高温潜热输送材料。测定了石蜡乳状液高温潜热输送材料的相变点、相变潜热等热物性,并研究了其蓄热特性。结果表明,该材料是一种在80～90℃之间存在相变的储、传热工质,在相变区间内的储、载热密度远大于水,是一种良好的潜热输送材料。