石墨/聚酰亚胺复合材料的热性能研究

以石墨填充聚酰亚胺(PI)复合材料为研究对象,考察了温度和石墨用量对石墨/PI复合材料的比热容、热导率和热扩散系数的影响。实验表明,升温速率、载气N2流速和样品质量是影响PI复合材料比热容的主要因素;PI复合材料的比热容随石墨用量的增加而降低,PI复合材料的热导率和热扩散系数都随石墨用量的增加而增大;随着温度的升高,PI复合材料与无机复合材料的比热容和热导率变化规律相同;而PI复合材料与无机复合材料的热扩散率变化规律却不同。     

胶料热物性对微波加热硫化温度场的影响

采用闪光导热分析仪和差示扫描量热仪对异戊橡胶(IR)在硫化过程中的热物性参数进行测量,得出热导率和比热容随温度的变化规律。同时采用ANSYS有限元分析软件对IR进行三维建模,并对其微波加热硫化过程进行数值模拟,得到热导率和比热容恒定或随温度变化等4种情况下胶料内部的焦耳热密度分布和温度分布。结果表明,热导率变化对胶料温度分布影响不大,而比热容变化的影响较大。     

PLA热性能参数的研究

采用差示扫描量热法(DSC)研究了聚乳酸(PLA)在温度区间为40～180℃的连续质量定压热容(比热容)值;采用瞬态平面热源技术(TPS)研究了不同注塑工艺条件下聚乳酸的热导率和热扩散率。研究表明:聚乳酸的比热容会随温度的变化发生改变,造成其固液相比热容的不同;聚乳酸的热导率受注塑工艺条件的影响较小,在设定的范围内可以忽略其对热导率的影响;而热扩散率受注塑压力的影响较大,这与聚乳酸的相形态结构有关。     

咪唑型离子液体热物理性质测量

利用自行搭建的热线法液体热导率和热扩散系数装置测试了两种咪唑型离子液体([C₆mIm][BF₄]和[C₄mIm][BF₄])在不同温度下的热导率和热扩散系数。根据文献报道的密度数据获得了样品的比热容。结果表明:两种离子液体的热导率与温度的相关性不大;两种阳离子结构相似的离子液体热扩散率相近, 热扩散率随温度的升高有明显的变化, 本文认为离子液体内部的离子动量分布与温度紧密相关, 离子间的动量交换随温度的升高而增加, 离子动量分布随温度升高逐渐趋于一致, 离子间碰撞产生的动量交换不再明显改变离子的动量, 导致热扩散率的变化随温度升高而减小。     

含锆高铝耐火纤维毡的导热性能研究

测定了含锆高铝耐火纤维毡在不同条件下的高温热导率 ,并分析了温度 容重 方向对热导率的影响。结果表明 :容重一定时 ,热导率随温度升高而升高 ;高温热导率随容重升高而减小 ;材料热导率的各向异性比较显著     

质量浓度对TiO2-导热油基纳米流体比热容的影响

本文利用HC2100流体比热测试系统,测量了3种不同质量浓度的TiO_2-导热油基纳米流体的比热容,研究了纳米颗粒质量浓度对比热容的影响规律,得到了纳米流体比热容与质量浓度和温度之间的关系式。实验结果表明:在导热油中加入TiO_2纳米颗粒,相同温度下与基液相比,导热油的比热容会有明显的增大。且随温度的升高,纳米流体的比热容也会随之升高。纳米流体的比热容随纳米颗粒质量浓度的增加,会出现先增大后减小的情况。TiO_2-导热油基纳米流体比热容与温度和质量浓度之间有十分显著的线性关系。     

Cu含量对高温相变材料Al-Cu合金热特性的影响

高温相变材料Al-Cu合金是蓄热性能最好的太阳能储存材料之一,而Cu含量对其热特性影响的相关研究未见报道。采用差示扫描量热法（DSC）和激光脉冲法（LFA）研究了Cu含量在7.4%~51.7%范围内的Al-Cu合金相变材料的相变温度、相变潜热、比热容、热扩散系数和热导率,并结合其金相组织对热力学性能变化规律的内在机理进行了分析。结果显示,当Cu含量在7.4%~51.7%范围内时,Al-Cu合金的相变温度在524.4~645.9℃范围内;随Cu含量的增加,Al-Cu合金的质量潜热呈递减趋势,而体积潜热却呈上升趋势。Al-7.4% Cu在熔化和凝固过程具有最大的质量潜热,分别为339.6、343.5 kJ·kg^-1。Al-51.7% Cu在熔化和凝固过程具有最大的体积潜热,分别为1179、1143 MJ·m^-3。当Cu含量在7.4%~51.7%范围内时,Al-Cu合金的比热容随Cu含量的增加呈递减趋势;当温度在25~500℃范围内时,Al-Cu合金的比热容随温度升高呈递增趋势。Al-7.4% Cu的比热容在25℃时为0.85 J·g^-1·K^-1,在500℃时达到最高值1.08 J·g^-1·K^-1。此外,Al-Cu合金的热导率随Cu含量的升高而降低,但即使Cu含量达到51.7%,其常温下的热导率仍然高达104 W·m^-1·K^-1。综合研究结果表明,Al-Cu合金作为高温相变材料具有在太阳能蓄热领域中应用的巨大潜力。     

三氢化铝在固体推进剂中的能量性能理论研究

通过对三氢化铝应用于固体推进剂中的能量性能进行理论计算,得到了不同配方的三氢化铝推进剂的燃烧室平衡温度、比冲、特征速度、等压比热容等计算结果。分析结果表明,在固体推进剂中将金属铝替换为三氢化铝后,可以降低燃烧室的平衡温度和燃烧产物的凝聚相质量分数,增加燃烧产物的等压比热容和等容比热容,提高燃料的特征速度和比冲。     

多壁碳纳米管冷冻机油密度和热导率的实验研究

采用超声振荡的方法制备稳定性良好的多壁碳纳米管冷冻机油。在不同温度(20~80℃)下,利用密度计和热导率测试系统对不同浓度的多壁碳纳米管冷冻机油(MWCNTs的质量分数为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)进行测试和分析。实验结果表明:冷冻机油的密度随MWCNTs质量分数的增加而增大,随温度的升高而减小;冷冻机油的热导率随MWCNTs质量分数的增大而增大,随温度的升高而增大,其中,热导率增大的效果随质量分数增加较随温度升高更为明显。当多壁碳纳米管质量分数为2%、温度为80℃时,纳米冷冻机油的热导率可达到0.1637W/(m·K),较同温度下纯RL68H冷冻机油热导率增大9.13%。     

Cu含量对高温相变材料Al-Cu合金热特性的影响

高温相变材料Al-Cu合金是蓄热性能最好的太阳能储存材料之一,而Cu含量对其热特性影响的相关研究未见报道。采用差示扫描量热法(DSC)和激光脉冲法(LFA)研究了Cu含量在7.4%~51.7%范围内的Al-Cu合金相变材料的相变温度、相变潜热、比热容、热扩散系数和热导率,并结合其金相组织对热力学性能变化规律的内在机理进行了分析。结果显示,当Cu含量在7.4%~51.7%范围内时,Al-Cu合金的相变温度在524.4~645.9℃范围内;随Cu含量的增加,Al-Cu合金的质量潜热呈递减趋势,而体积潜热却呈上升趋势。Al-7.4%Cu在熔化和凝固过程具有最大的质量潜热,分别为339.6、343.5 kJ·kg~(-1)。Al-51.7%Cu在熔化和凝固过程具有最大的体积潜热,分别为1179、1143 MJ·m~(-3)。当Cu含量在7.4%~51.7%范围内时,Al-Cu合金的比热容随Cu含量的增加呈递减趋势;当温度在25~500℃范围内时,Al-Cu合金的比热容随温度升高呈递增趋势。Al-7.4%Cu的比热容在25℃时为0.85 J·g~(-1)·K~(-1),在500℃时达到最高值1.08 J·g~(-1)·K~(-1)。此外,Al-Cu合金的热导率随Cu含量的升高而降低,但即使Cu含量达到51.7%,其常温下的热导率仍然高达104 W·m~(-1)·K~(-1)。综合研究结果表明,Al-Cu合金作为高温相变材料具有在太阳能蓄热领域中应用的巨大潜力。     

氧化铝有机纳米流体的流动传热基础特性

以氧化铝为纳米粒子、丙二醇和水为基础液体制备了氧化铝有机纳米流体,分别测量了它的沸点、热导率、比热容和黏度。以1％～5％（体积分数）的氧化铝纳米流体作为冷介质,测试了在车用机油冷却器中的传热系数和流动阻力。试验结果表明,纳米粒子能够显著强化基础液体在机油冷却器中的换热能力,粒子体积分数和流体温度是影响纳米流体热物性的重要因素。氧化铝纳米流体的沸点高于120℃,比热容随体积分数增加而降低,热导率、黏度和在机油冷却器中的传热系数均随粒子体积分数的增加而提高。在试验Ⅱ中,5％（体积分数）纳米流体的平均传热系数比基础液体提高了124.56％,而流动阻力增幅较小。     

碳酸二甲酯液相热导率

利用瞬态单热线法重新研制了一套可耐高压的热导率测量装置,热导率测量的不确定度为±2%。用推荐物质甲苯对该装置在286～350 K的温度范围内进行了检验,得到的结果与甲苯热导率推荐值的绝对平均偏差为0.48%。用该装置对温度区间为290～390 K、压力区间为0.1～30 MPa的碳酸二甲酯(DMC)的热导率进行了实验研究,并将实验数据拟合成关于温度和压力的热导率方程,实验数据与拟合方程计算值的最大偏差为-1.97%,绝对平均偏差为0.86%。     

炭黑对轮胎胎面胶比热容影响的试验研究

利用激光导热仪测定填充不同用量炭黑N220的胶料在温度范围为25～140 ℃内的比热容.分析发现,胶料的比热容随温度的升高而线性增大,随炭黑用量增大而降低;用最小二乘法拟合出比热容与温度和炭黑用量的试验关系式.计算值与试验值的平均相对误差为3.09%,可以较好地满足工程计算的需要.     

黄海海域海水热物理性质实验研究

海水热物理性质研究对确定合理的海洋油气田开发工艺参数具有重要意义。以黄海海域唐岛湾海水为研究对象,测试了在273.15~293.15K下,海水的密度、粘度、导热系数和比热容随温度的变化规律,回归了相应的热物性公式和检验了误差,并将实验结果与纯水及文献中海水的热物性参数进行了比较。结果表明,实验结果与文献数据随温度的变化趋势一致,海水的密度和粘度随温度的升高而减小,导热系数和比热容随温度的升高而增大;由于唐岛湾海水的盐度略低于文献中海水的盐度,海水密度、粘度和导热系数均小于文献中的值,比热容大于文献中的值。研究结果可为低温海水物理性质的确定及油气田开发提供理论指导。     

黄海海域海水热物理性质实验研究

海水热物理性质研究对确定合理的海洋油气田开发工艺参数具有重要意义。以黄海海域唐岛湾海水为研究对象,测试了在273.15~293.15K下,海水的密度、粘度、导热系数和比热容随温度的变化规律,回归了相应的热物性公式和检验了误差,并将实验结果与纯水及文献中海水的热物性参数进行了比较。结果表明,实验结果与文献数据随温度的变化趋势一致,海水的密度和粘度随温度的升高而减小,导热系数和比热容随温度的升高而增大;由于唐岛湾海水的盐度略低于文献中海水的盐度,海水密度、粘度和导热系数均小于文献中的值,比热容大于文献中的值。研究结果可为低温海水物理性质的确定及油气田开发提供理论指导。     

3ω法测量纳米流体热导率

设计加工了可用于3ω法测量导电流体热导率的实验装置,推导了衬底/绝缘层/流体系统中加热器温度振荡量的表达式,进而研究了绝缘层对流体热导率测量结果的影响。结果表明,当加热器宽度远小于热渗透厚度时,加热器温度振荡量的实部随对数频率增加而线性减小,通过拟合对应的斜率可得流体和衬底材料的热导率之和;当绝缘层热无限薄时,绝缘层对流体热导率测量结果的影响可以忽略;纳米流体有效热导率随多壁碳纳米管浓度的变化关系与Hamilton-Crosser模型的理论预测结果吻合较好。     

载体含量对NaNO_3/硅藻土复合相变储热材料的性能影响规律

采用混合烧结工艺,通过改变硅藻土载体材料的质量分数制备5种不同参数的NaNO_3/硅藻土复合相变储热材料(CPCM)样品,并对其进行抗压强度测试、热物性测试、能谱表征、微观形貌观察及热性能分析。当硅藻土质量分数从30%增加到35%和40%时,样品抗压强度随之增加,表现出脆性材料特征,当达到45%和50%时,则表现出塑性材料特征。硅藻土的加入和混合烧结处理对NaNO_3的相变几乎没有影响。样品的热导率随温度升高而降低,在同一温度条件下,样品热导率均随硅藻土质量分数的升高基本呈上升趋势,但从30%增加到35%时,热导率的增幅大于从35%增加到50%时热导率的增幅,前者约为后者的8倍。与NaNO_3相比,样品在常温-相变前温度段和相变结束-最高温度段的平均比热容随硅藻土质量分数变化均出现先下降后上升的变化。硅藻土质量分数为35%时,样品内部结构致密,NaNO_3充分均匀吸附于硅藻土的分离独立小单元中。硅藻土质量分数为35%时样品具有较好的抗压强度和储热效果。     

1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体的基础物性研究

新型功能性离子液体[emim]Ac吸收CO_2性能良好,但物性研究匮乏。在298.15—338.15 K温度范围内测定了离子液体[emim]Ac的黏度和表面张力及308.15—428.15 K温度范围内的比热容。结果表明:当压力一定时,离子液体[emim]Ac的黏度和表面张力均随温度的升高逐渐减小;比热容随温度的升高先减小后逐渐增大;分别采用Litovitz方程和Eotvos方程进行黏度、表面张力数据的关联,比热容与温度的关联式符合温度的N次函数,得出平均相对偏差分别为:0.04%,1.11%,3.53%,理论关联与实验测定结果一致。通过研究补充了离子液体[emim]Ac的相关物性,验证了模型关联对离子液体基础物性关联的可行性。     

纳米粒子对熔盐复合蓄热材料热物性的影响

为了得到SiO_2纳米粒子含量对SiO_2/NaNO_3-KNO_3/EG复合蓄热材料比热容和热导率的影响,通过机械分散法,采用NaNO_3-KNO_3和不同质量分数(0.1%,0.5%,1%,2%,3%)的SiO_2纳米粒子所形成的熔盐纳米材料作为蓄热材料,膨胀石墨(EG)作为基体材料,制备出纳米SiO_2/NaNO_3-KNO_3/EG复合材料。对复合材料的比热容和热导率进行了测量,同时用扫描电镜对其微观结构特征进行了分析。结果表明,SiO_2纳米粒子的质量分数为1%时,复合材料的平均比热容和热导率分别为3.92 J/(g·K)和8.47 W/(m·K),与其他纳米SiO_2添加比例相比,其比热容和热导率分别提高了1.37～2.17倍和1.7～3.2倍。这是由于复合材料表面会形成高密度的网状结构,这种具有较大比表面积和高表面能的特殊纳米结构可以提高复合材料的比热容和热导率。     

二氧化硅气凝胶高温稳定性研究

二氧化硅气凝胶具有极高的孔隙率和非常低的热导率,在保温隔热领域应用前景十分广阔。探究了二氧化硅气凝胶在不同温度热处理条件下热导率的变化情况,并从微观结构角度解释了其变化机理。随着热处理温度升高,气凝胶热导率先降低后升高。当热处理温度低于400 ℃时,气凝胶的热导率随热处理温度的升高而降低,这是因为较低温度的热处理去除了气凝胶内部的大部分杂质,并且使气凝胶的内部孔隙结构更加均匀;当热处理温度处于400~700 ℃时,更高温度的热处理使得气凝胶内部的孔径明显增大,气凝胶颗粒增大,使得热导率随热处理温度的升高而增加;当热处理温度高于700 ℃时,气凝胶颗粒开始烧结,骨架结构坍塌,密度显著增大,热导率也急剧上升,此时已不具备气凝胶轻质多孔的典型特征,可以认为已经失效。实验结果对亲水型气凝胶的应用给出了一定的指导:为保证气凝胶绝热能力的最优化,可以对气凝胶在400 ℃的温度下进行一段时间的保温;工作温度应在700 ℃以下,温度的升高会轻微降低气凝胶的隔热能力;气凝胶在700 ℃以上时会失去其绝热能力,因此不宜用于温度高于700 ℃的环境。