泡沫金属强化石蜡相变蓄热过程可视化实验

相变材料的低热导率是限制潜热蓄热广泛应用的重要原因。将相变材料石蜡真空条件下注入到泡沫金属铜内制备泡沫金属铜-石蜡复合相变材料,通过铜的高热导率及高孔隙材料的大面体比来强化相变换热过程。采用DSC示差扫描量热法对石蜡进行热物性测量获得准确的石蜡相变温度及相变潜热。以管壳式相变蓄热结构为对象,提取对称结构进行可视化设计,对比纯石蜡及泡沫金属铜-石蜡复合材料在相同运行条件下的相变过程,追踪二者熔化过程的相界面位置随时间的演化过程并布置热电偶准确测量材料内部的温度分布。结果显示加入泡沫金属后的复合材料的内部温差明显减小,温度分布均匀,蓄热热通量显著增大,有效缩短相变时间并缓解了自然对流造成的顶部过热和底部不熔化现象。     

一种测量石蜡相变乳液过冷度的新方法：平衡态比容法

石蜡相变乳液是集储热与传热于一体的新型功能流体,具有广阔的应用前景。但石蜡相变乳液在降温时会出现过冷现象,极大降低了其储热与传热的性能。采用差示扫描量热法（DSC）测量石蜡相变乳液的过冷度受到升/降温速率的影响,且升/降温速率越大,测得过冷度越大。提出一种测量石蜡相变乳液过冷度的方法——平衡态比容法。该方法通过测量石蜡相变乳液在不同温度下的比容,以确定乳液中石蜡粒子在升/降温过程中的相变温度,并进一步求解石蜡相变乳液的过冷度。实验结果表明,本研究提出的平衡态比容法能准确测量石蜡相变乳液的过冷度,并从比容变化的角度揭示石蜡相变乳液过冷现象的机理。     

矿用降温服常温石蜡基相变材料制备及性能研究

对不同种类的石蜡混合、石蜡和纯组分烷烃进行混合复配,并对制备的样品进行相变温度和相变潜热研究,结果表明：矿用降温服所采用的常温石蜡基相变材料相变温度为16.9℃,相变潜热为124.2 J/g,该降温服具有很好的热舒适性和降温特性,能够满足井下降温的需要。     

交联聚乙烯／石蜡复合相变储能材料的研究

根据固-液相变材料石蜡在聚乙烯(PE)交联网络中的扩散溶胀特性,制备了一种以 PE 交联网络为支撑骨架和包覆层、以石蜡为储能材料的复合型高分子固-固相转变储能材料。通过测定不同温度下、不同交联程度 PE在石蜡中的溶胀速率、平衡溶胀比等,研究了交联 PE 在石蜡中的溶胀行为及溶胀动力学,为相变材料的制备工艺提供了依据;此外,还对复合相变材料中石蜡的扩散、渗透行为及扩散动力学进行了研究。结果表明制备的相变储能材料具有长期使用性能。     

石蜡基复合相变材料的制备和稳定性研究

制备了能在室温下发生相变的石蜡基复合相变材料。采用熔点为50~52℃的固体石蜡和熔点约为5℃的两种液体石蜡为原料,按照一定的比例复配,通过熔融共混、自然冷却制备而成。研究了原料配比对相变温度的影响,并研究了相变材料的稳定性。结果表明:通过改变固液石蜡的质量配比,可获得不同相变温度的石蜡基复合相变材料。当两种液体石蜡、固体石蜡的质量比为1:4:5时,相变温度约为26℃,且随着液体石蜡的加入,复配石蜡的相变温度逐渐降低,相变材料室温下的扩散稳定性逐渐降低。当石蜡基复合相变材料通过硅藻土或碳酸钙吸附并用高密度聚乙烯作载体包裹处理后,复合相变材料的质量损失率明显降低,室温稳定性好。     

壳管式潜热蓄能系统换热特性

针对目前石蜡潜热蓄能系统效率低下的特点,构建了石蜡/膨胀石墨混合相变材料的潜热蓄能系统,研究了其蓄/放热特性,并与纯石蜡相变材料系统进行了对比分析,讨论了不同换热流体流量下的蓄/放热过程的时间周期。用焓法处理相变区域,对该潜热蓄能系统的整体蓄热过程进行数值模拟。研究结果表明,对于石蜡／膨胀石墨复合相变材料,其导热性能较纯石蜡有很大提高,但由于添加了膨胀石墨而减弱了蓄热中石蜡的对流换热。流量提高对蓄/放热速率有明显的改善。焓法模型能全面反映蓄能系统的换热与流动特性,数值计算的结果与实验数据吻合较好。     

石蜡/膨胀石墨定形相变材料的性能

以石蜡为相变材料,利用膨胀石墨多孔网络结构,通过物理吸附法制备出石蜡/膨胀石墨复合相变材料,并通过模压法制成定形相变材料板块。采用差示扫描量热分析仪(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)、偏光显微镜(POM)和Hot Disk 热常数分析仪等对复合相变材料进行了结构和性能的表征与测量,建立了冷/热循环实验系统以分析材料的蓄/放热性能等。结果表明:石蜡质量分数为80%的定形相变材料相变温度为27.27℃,相变焓为156.6 kJ·kg^-1。制备的定形相变材料具有相变过程形状稳定、热导率高、储热密度大等特点,并具有良好的稳定性和较长的使用寿命。     

石蜡复合相变材料的研究进展及其热学性质

石蜡作为相变储能材料具有不存在过冷及析出现象,性能稳定,无毒,无腐蚀,价格便宜等优点。石蜡复合相变储能材料弥补了石蜡作为相变储能材料的缺点,改进了在实际应用中相变材料的效果,并且扩大了石蜡相变储能材料应用的领域。主要介绍了国内外对石蜡复合相变储能材料的研讨及相关热学性质。     

一种测量石蜡相变乳液过冷度的新方法:平衡态比容法

石蜡相变乳液是集储热与传热于一体的新型功能流体,具有广阔的应用前景。但石蜡相变乳液在降温时会出现过冷现象,极大降低了其储热与传热的性能。采用差示扫描量热法(DSC)测量石蜡相变乳液的过冷度受到升/降温速率的影响,且升/降温速率越大,测得过冷度越大。提出一种测量石蜡相变乳液过冷度的方法——平衡态比容法。该方法通过测量石蜡相变乳液在不同温度下的比容,以确定乳液中石蜡粒子在升/降温过程中的相变温度,并进一步求解石蜡相变乳液的过冷度。实验结果表明,本研究提出的平衡态比容法能准确测量石蜡相变乳液的过冷度,并从比容变化的角度揭示石蜡相变乳液过冷现象的机理。     

碳纳米管/石蜡复合相变材料热性能的实验研究

以石蜡为相变材料基液,分别添加不同体积分数的碳纳米管,通过两步法制备碳纳米管/石蜡复合相变材料,并对复合相变材料的热物性参数和相变性能进行了测试和表征。搭建试验台对复合相变材料进行蓄放热实验。结果表明,复合相变材料的相变温度与纯石蜡基本一致,相变潜热随纳米颗粒的添加量增大而减小;复合相变材料的凝固强化效果随碳纳米管添加量的增大而增强,添加量为体积分数2%时,凝固速率可以提升16.3%;对于熔化过程,导热和对流换热共同作用着复合相变材料的熔化速率能否被强化。     

聚烯烃包覆石蜡相变材料的结构和初步热性能

分别以低密度聚乙烯（LDPE）和乙烯-辛烯共聚物（POE）为包覆材料,以石蜡为相变材料,制备了定形相变材料,采用SEM、DSC和流变性能对其进行分析表征。SEM电镜显示了两种不同的表面形貌;DSC测试表明石蜡加入量越多,潜热越大,POE/石蜡体系的潜热高于LDPE/石蜡体系;流变性能研究表明,石蜡的加入在固态时提高了基体的储能模量,对于LDPE/石蜡体系,LDPE为连续相;对于POE/石蜡体系,由于POE和石蜡熔融温度非常接近,分辨不出谁是连续相谁是分散相。     

石蜡定形相变材料的包裹及热性能

利用原位聚合法,提出了对定形相变材料进行无机高分子材料再包裹,制备了硅胶封装石蜡定形相变材料的微胶囊,其石蜡的含量最高达到w(石蜡)=69.12%。用差示扫描量热仪(DSC)测定了微胶囊的热性能,并将测定粉体材料润湿性能的W ashburn方程应用于相变材料的亲油亲水性测定,评价了定形相变材料在胶囊封装前后的亲水性变化。结果表明,经硅胶封装的相变材料其相变焓为153.46 J.g-1,相变焓降低较少,而亲水性能有很大提高,确定了微胶囊产品中石蜡最佳质量分数为w(石蜡)=50%~56%。     

红外隐身用相变微胶囊材料的制备

以丙烯酸为囊壁材料,石蜡为囊芯,采用原位聚合法制备了相变微胶囊材料。利用SEM和FTIR表征了所制备相变微胶囊的形貌和化学结构。相变微胶囊的DSC测试表明,相变温度在37℃左右,相变潜热在144J/g左右,达到了红外隐身所要求的较高热焓值,并将其填充在可控加热的金属板内,红外成像图显示具有明显的降温功能。     

石蜡微胶囊型相变储能材料制备及表征

采用原位聚合法以30#石蜡为芯材、密胺树脂（MF）为囊材,制备了具有相变储热功能的微胶囊,并将所制得微胶囊添加到石膏板中。采用SEM、FTIR、DSC和TG等手段对微胶囊外观形貌、化学结构和热性能进行了表征,并测试了石膏板储能性能。结果表明：制得微胶囊中石蜡平均含量约为50.4%,相变温度和相变潜热分别为30℃、108.7 J/g;微胶囊表面光滑有突起,粒径在10～20μm;具有较好的外观结构和良好的热稳定性,能增强石膏板的保温性能。     

高孔隙率泡沫铜强化相变材料熔化特性

为了研究纯石蜡与泡沫铜/石蜡相变复合材料吸热熔化性能的不同,探究泡沫铜对石蜡熔化换热过程的影响,本文对纯石蜡和孔隙率为0.98的高孔隙率泡沫铜/石蜡复合材料的相变熔化过程进行了可视化实验研究,并数值模拟分析了纯石蜡及泡沫铜/石蜡复合材料熔化过程。结果表明：复合材料与纯石蜡的液相率变化出现交点,即临界液相率值,此时复合材料具有的液相占比与纯石蜡液相占比相同;泡沫铜的填充能明显改善纯石蜡传热系数低的问题,加快相变材料的整体熔化速率,当热通量为1200W/m2时,孔隙率为0.98的泡沫铜填充使纯石蜡完全熔化时间缩短了约12.5%,并使整体温度分布更均匀,改善热分层现象,且复合材料最大温差比纯石蜡最大温差低约27.5K。     

聚乳酸-石蜡微胶囊相变材料的制备及表征

制备了以聚乳酸(PLA)为壁材、石蜡为芯材的相变储能微胶囊。采用红外光谱、扫描电镜、热失重分析仪和差示扫描量热仪分析了微胶囊的结构及性能。结果表明:PLA已包覆到石蜡上,该微胶囊的粒径为5~10μm;微胶囊的热稳定性能在一定范围内得到了较大程度的提高,在300℃以下无质量损失;微胶囊的储热能力高达170.52 J/g。     

石蜡相变微胶囊的制备及相变性能研究

以石蜡为芯材,蜜胺树脂(MF)为壁材,采用原位聚合法制备了石蜡相变微胶囊。分别采用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)、差示扫描量热仪(DSC)和扫描电子显微镜(SEM)对微胶囊的结构、性能和形貌进行了分析和表征,讨论了甲醛与三聚氰胺的摩尔比对微胶囊相变性能和形貌的影响。结果表明,n(甲醛)/n(三聚氰胺)>4时,微胶囊之间发生粘结,出现了团聚现象;微胶囊的相变温度略高于芯材石蜡,随着n(甲醛)/n(三聚氰胺)增加,微胶囊的相变潜热降低。     

基于超声衰减谱和相速度的颗粒粒径测量

超声波在颗粒两相体系中传播,包含了大量颗粒粒径信息,结合理论模型,通过提取超声波有效衰减谱和相速度谱分析了颗粒的粒径分布。实验中,对体积分数为10%的3种不同粒径分布的聚苯乙烯-水悬浊液,通过双样法和插入取代法（单样法）分别获得宽带超声波衰减谱与相速度谱,以ECAH模型为理论基础,并分别用Twomey、ORT和Davidon-Fletcher-Powell优化算法,反演出悬浊液颗粒粒径分布。测量结果与显微镜图像法结果进行对比,中位径误差小于15%,表明了利用超声波衰减谱法（UASA）和相速度谱法（UPVSA）测量悬浊液颗粒粒径分布的可行性与可靠性。     

Preparation of PLA-Coated Energy Storage Microcapsules and Its Application in Polyethylene Composites

With polylactic acid (PLA) resin as walls and paraffin wax as core substances, phase change microcapsules were prepared based on solvent evaporation method. The energy storage microcapsules (ESM) agents had a mean diameter of about 5 ～ 10 µm. Moreover, the thermal properties of the ESM agents were measured by differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetric analysis (TGA). Different types of PE composites were prepared with different amounts of these additives. The energy storage properties of PE/ESM composites were improved compared with that of pure PE and PE/paraffin wax composites. However, the tensile properties of these composites showed remarkable decrease.     

煤液化油的基本热力学性质测定方法的分析

分析了煤液化油的一些基本热力学性质:比热、蒸汽压、气-液相平衡常数和蒸发焓等,并参考石油基本热力学性质的各种测定方法及关联式计算法,探索研究了煤液化油基本热力学性质的测定方法和关联式计算法,特别是对煤液化油比热、蒸汽压的测定、气-液相平衡常数的计算及蒸发焓的估算作了详尽的讨论.最后得出了测定煤液化油这些热力学性质的适宜方法.简要概括了煤液化油馏分临界性质参数的计算.