辛醇接枝碳纳米管复合相变材料的导热性能研究

通过将碳纳米管（CNTs）用混酸进行处理后在其表面以正辛醇（C8H17OH）进行接枝处理,制得接枝C8H17O-CNTs。经红外光谱分析,所得接枝产物出现区别于C8H17OH上的C-O键特征吸收峰,表明接枝成功。在熔融的石蜡（PW）中加入接枝产物并进行搅拌和恒温超声后制得均匀复合物。复合物导热系数的测量结果表明,随温度的升高纯PW和各个组成的复合物的导热系数基本呈现下降趋势。复合物的导热系数基本随C8H17O-CNTs的含量的增加而增大。其中含质量分数为1.0%C8H17O-CNTs的复合物的导热系数较纯PW的导热系数在各个测量温度都提高了大约0.06 Wm-1K-1。     

PEG/PAM复合定形相变材料的制备与热性能

为了设计制备具有较高相变焓的复合定形相变材料,采用化学交联法制备半互穿网络型聚乙二醇/聚丙烯酰胺(PEG/PAM)复合定形相变材料,并通过分子动力学模拟计算其导热系数;采用DSC、TG、泄漏率测试和导热系数测试对复合材料的热性能、热稳定性、固-固定形效果和导热性能进行研究.结果表明:随着PAM含量升高,PEG/PAM复合材料的热焓值和泄漏率降低,热稳定性和导热率增加.其中,PEG质量分数为70%时,复合相变材料具有高的相变焓107 J/g、良好的热稳定性和优异的定形效果.通过模拟计算得出的导热系数值和实验值相一致,误差值都小于5%.本结论能对更复杂复合定形相变材料的导热系数进行预测和理论指导.     

石蜡@TiO_2/CNTs复合相变材料制备及其热物性

采用界面聚合法合成石蜡@TiO_2/CNTs复合相变材料,通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和X射线衍射(XRD)分析了复合材料的微观形貌、化学组成和晶体结构;采用差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)及导热系数仪分析了复合材料的相变性能、热稳定性和热导率。结果表明:石蜡@TiO_2/CNTs复合材料由具有核-壳结构的石蜡@TiO_2微胶囊与碳纳米管(CNTs)复合而成,碳纳米管通过氢键吸附在微胶囊的表面;复合材料的熔点及凝固点比纯石蜡高,碳纳米管质量分数为1%的复合材料的相变潜热为59.57 J/g,且随着碳纳米管质量分数的增大而减小,复合材料在170℃以下具有良好的热稳定性,热导率显著提高。     

混合石蜡的热物性实验

对低熔点石蜡(十六烷、十八烷)与高熔点石蜡(54#石蜡、62#石蜡)混合物的传热性能进行了实验研究,用以替代价格较高的十八烷,用于立式集热板太阳能热气流电站的蓄热系统中。采用差示扫描量热仪(DSC)对不同质量分数的混合石蜡的相变潜热及相变温度进行了测量,结果表明:随着低熔点石蜡的加入,混合石蜡的相变温度在不断减小,相变潜热介于低熔点石蜡与高熔点石蜡之间;且混合后的石蜡具有良好的循环稳定性。采用热针法对不同质量分数的混合石蜡固态体系、液态体系的导热系数进行了测量,结果表明:混合之后石蜡的导热系数与低熔点石蜡相差不大,石蜡在固态时的导热系数要大于在液态时的导热系数。综合比较可知,混合石蜡可以满足储能需求,并能降低成本。     

己二酸/石墨烯复合储热材料的制备与性能研究

以石墨烯为导热增强相,己二酸(AA)为相变材料,采用真空熔融吸附的工艺制备出己二酸/石墨烯复合相变储热材料。通过FT-IR、DSC、热常数分析仪、TG、FE-SEM及热循环实验对制备的复合材料进行了结构和性能研究。结果表明:石墨烯能够有效吸附己二酸,两者之间化学相容性良好;当石墨烯的掺量6%时,制备的复合材料的相变潜热为241.2J/g,相变温度150.3℃,导热系数为2.04W/(m·K);300次循环后,复合材料具有较好的热稳定性。     

相变材料的融化凝固对建筑墙体壁面温度的影响分析

采用enthalpy-porosity法建立建筑墙体内置相变板层融化与凝固的传热模型,室内外空气温度采用正弦周期温度波边界条件,计算了相变板层内融化与凝固引起室内壁面温度的响应.结果表明,在相同的环境条件下,合适的相变温度能使相变材料(Phase Change Material,PCM)完全融化/凝固,室内壁面温度波动变化最小;相变材料的相变温度过高或过低,会导致部分PCM融化/凝固,过高或过低的相变温度将导致室内壁面温度波动增大;相变过程温度范围越窄,相变材料融化与凝固的份额越高,引起壁面温度波动也越小;较大的相变潜热量可以使相变材料储存较多的热量,但相变潜热量超过一定量时,再增大潜热量对室内壁温影响较小.较大的导热系数有利于强化传热,但也导致热阻减小,不利于保温,导热系数的综合效果对室内壁温影响较小.     

水蓄能床与相变蓄能床的性能对比及模拟优化

针对传统供暖方式污染环境、不节能、不安全等弊端,设计了一种新型蓄能床,蓄能介质为高比热的水和拥有潜热的相变材料.通过供水温度35℃、40℃和45℃3组实验测量的床面温度和散热量,来比较水蓄能床和相变蓄能床的热工性能.结果表明:40℃为最佳供水温度,该温度下水储能和相变储能的床面平均温度分别为35.3℃和32.9℃,均在人体可适应温度29~37℃范围内,但结合人体舒适温度为30~35℃的特点相变储能明显优于水储能.随供水温度的提高,床面升温速度加快,相变床升温变化更显著.白天水蓄能的床面温度比相变蓄能高2℃左右,但睡眠阶段相变蓄能热稳定更好.床面散热量两者相差不多,但夜间相变床存在恒温放热阶段.此外,通过模拟相变材料的加热融化过程,分析了管径、供热温度、管间距和相变材料导热系数对融化速率的影响,结果表明:以上4种因素对融化速率均有不同程度影响,减小管间距和增大导热系数可有效增大融化速率.     

碳纳米管对有机相变储能材料的影响

在月桂酸和十四醇中分别加入多壁碳纳米管制备复合相变储能材料,采用傅里叶红外光谱仪表征材料的化学成分,采用扫描电子显微镜观察材料的表面形态,采用差示扫描热量仪测量材料的相变潜热和相变温度.研究表明,碳纳米管与这些相变材料以部分共价键的方式复合,均匀地分散于储能材料中.碳纳米管对相变材料相变温度和相变潜热均产生影响,碳纳米管含量越高,复合材料的熔程越窄,相变潜热越大,对相变温度的反映程度升高.采用该实验方法制备的复合材料表现出良好的储能稳定性,可用于储能材料工程的设计.     

乙醇柴油混合燃料的理化性质估算

为有助于乙醇柴油混合燃料在柴油机中的燃烧与排放的计算模拟研究,针对体积分数分别为5%、10%、15%的乙醇柴油混合燃料(E5、E10、E15)的理化性质(临界参数、焓值、汽化潜热、粘度、表面张力、导热系数等)进行估算。在Fortran语言的基础上,根据以往已验证的估算公式进行编程计算,结果表明:随着乙醇掺混比的增加,混合燃料的焓值、液体粘度、表面张力和导热系数减小;饱和蒸汽压、气化潜热增加,随温度的升高,混合燃料的焓值和饱和蒸汽压升高,气化潜热、液体粘度、表面张力和导热系数减小。     

基于LBM研究骨架对相变材料融化蓄热的影响

相变储能材料的导热系数低已成为限制其应用的主要问题,在相变材料中添加高导热的固体骨架是解决这一问题行之有效的方法。文章采用三周期极小曲面方法生成固体骨架及描述糊状区的两区域模型,基于格子玻尔兹曼方法(LBM),从孔隙尺度分析了相变材料内填充高导热系数的固体骨架固液相变融化蓄热的变化规律。结果表明:生成的骨架能有效地预测复合相变材料的融化蓄热过程;相变材料的融化蓄热速率与其自然对流强度和有效导热系数有关,对于纯相变材料的融化过程,无量纲参数瑞利数越大自然对流越强,其融化速率越快;当骨架和相变材料导热系数比为10、50、100条件下,融化时间分别缩短了12%、28%、31%;多孔介质骨架孔隙率越低,复合相变材料的有效导热系数就越高,其融化蓄热速率也越高。     

石蜡基复合相变储能材料的研究进展

石蜡类有机物用做相变储能材料具有相变焓高、相变温度范围广、价格低等优点,但其较低的导热系数限制了吸／放能效率的提升。添加高导热物质合成复合相变材料,用以强化石蜡类有机相变材料传热能力是非常有前景的研究方向。评述了多种石蜡基复合相变材料的合成方法及热学性能,并展望了石蜡基复合相变材料的发展趋势。     

泡沫铜/石蜡复合相变材料融化过程的换热特性

为了研究强化相变蓄热器的换热情况,搭建了矩形腔体内填充泡沫金属/石蜡的实验台,在恒壁温条件下,进行了泡沫金属/石蜡复合相变材料的融化蓄热实验。根据实验数据绘制了不同加热温度下石蜡内部温度随时间变化曲线,分析了腔体内自然对流对温度分布的影响、传热温差对蓄热时间的影响。结果表明,泡沫金属的高导热性能强化了石蜡在腔体内的融化过程,距离加热面较近的石蜡融化后产生的自然对流加速了剩余固态石蜡的融化;而且传热温差越大,自然对流越明显,蓄热时间越短。     

太阳能蓄热石蜡类相变材料循环稳定性

研究了石蜡54号~56号、56号~58号、58号~60号相变材料的热稳定性,其相变温度在50~60℃之间.利用差示扫描量热(DSC)技术测定了经过1次、100次、200次、300次反复热循环的相变材料的相变温度和相变潜热,实验结果表明:随着热循环次数的增加,相变材料的相变温度和相变潜热的变化很小. 更多还原     

低熔点石蜡微胶囊保温砂浆的热性能

以低熔点石蜡微胶囊为相变材料,制备石蜡微胶囊保温砂浆。测试了保温砂浆的热焓、相变温度、导热系数和相变蓄热性能。结果表明：石蜡微胶囊保温砂浆具有良好的蓄热、调温功能和较长的热循环寿命,砂浆体系的相变温度为33℃,相变潜热13.42J/g;随着偶联剂和粘结剂掺量的增加,保温砂浆的导热系数呈下降趋势;随着石蜡微胶囊掺量增加,保温砂浆的导热系数先减后增;与空白试件相比较,相变蓄热砂浆的升降温速率明显要滞后,呈现出较好的蓄热、调温性能。     

制备工艺对SA/ATTP复合储热材料结构和性能的影响

以硬脂酸为相变材料,以甘肃临泽工业级凹凸棒石为载体,采用热熔法和溶液浸渍法制备了2种硬脂酸/凹凸棒石复合相变储热材料,采用FTIR、XRD、DSC和SEM等手段进行了结构表征和性能测试。结构分析结果表明制备方法对材料的结构和形貌不会产生影响,2种材料具有相似的形貌和结构,SA分别以38.64%和29.13%的比例以物理作用吸附于ATTP表面。性能分析结果表明热熔法和浸渍法制备的复合储热材料其相变温度峰值分别为57.3℃和55.2℃,相变潜热分别为68.71J/g和51.79J/g,均具有较好的储热能力和化学稳定性,且储热能力和SA在ATTP表面的吸附率成正比,但热循环实验表明浸渍法制备的复合材料的热稳定性较差。结合储热性能、储热稳定性和化学稳定性的研究,证明熔融法更适合于制备建筑智能调温和建筑节能相变复合材料。     

高介电聚偏氟乙烯/聚苯胺复合材料的制备及表征

采用溶液共混法制备了高介电聚偏氟乙烯/聚苯胺复合材料,并对复合材料的微观结构、热稳定性和介电性能进行了表征和分析。结果表明:聚苯胺(PANI)在聚偏氟乙烯(PVDF)基体中分散得比较均匀,当质量分数w(PANI)达到10%时,大部分还是独立分散于PVDF基体中,只形成了少量渗流簇;虽然在PVDF中加入PANI会使复合材料的热稳定性变差,但PANI的加入有利于提高复合材料的介电常数。当w(PANI)8%时,复合材料在103Hz时的介电常数随PANI的增加而小幅增加;当w(PANI)由8%提高到10%时,复合材料的介电常数由8%时的57.7突跃至10%时的1 140。对复合材料的介电损耗来说,当w(PANI)8%时,介电损耗较低,但当w(PANI)由8%提高到10%时,介电损耗从1.07增加至12.2。     

铝泡沫和石墨泡沫强化石蜡相变传热的数值模拟

针对有机相变材料石蜡导热系数低的问题,通过添加多孔介质的方法以强化石蜡相变传热,并运用CFD软件对石蜡相变传热系统进行二维数值模拟.模拟结果表明:铝泡沫和石墨泡沫都能有效提高相变材料传热速率,铝泡沫的强化传热效果明显高于石墨泡沫的传热效果.随着孔隙率减小,多孔介质/石蜡复合材料的有效导热系数增大,传热速率加快,凝固需要的时间缩短.并且,孔隙率越小,经过相同凝固时间,装置内对应点温度越低.     

高温下高强混凝土导热系数反演及其变异性

为研究高温下高强混凝土（HSC ）的导热系数,对6种工况下的高强混凝土试件进行了高温试验,得到不同高温下高强混凝土的内部温度场。基于一维热传导理论和实测温度,利用差分原理推导的离散温度点表示的导热系数计算公式,反演分析了高温下高强混凝土的导热系数,并分析了高温下导热系数的变化规律及变异性;最后建立了高温下高强混凝土导热系数的计算公式。研究结果表明：高温下高强混凝土内部的温度变化可以分为3个阶段,高温下高强混凝土的导热系数随着温度的升高而逐渐降低,但是在200℃～400℃时出现反弹现象,500℃后趋于稳定;利用所建立的导热系数公式计算的温度场与相关文献中试验结果吻合较好。     

Preparation of palygorskite-based phase change composites for thermal energy storage and their applications in Trombe walls

Palygorskite/paraffin phase-change composites were prepared by the combination of purified palygorskite clay and sliced paraffin. Then, this composite was used in the Trombe wall to improve its energy storage ability. Further, its energy storage ability was compared to that of ordinary concrete wall through contrastive test. The experiments show that palygorskite clay is a type of clay mineral with strong adsorption ability, and the purity of natural palygorskite clay can reach up to 97.1% after certain purification processes. Paraffin is well adsorbed by palygorskite, and the test results show that the optimal adsorption ratio is palygorskite: paraffin = 2:1 (mass ratio). Palygorskite/paraffin phase change composites can be obtained by using palygorskite as the adsorbing medium to adsorb paraffin. The composite materials exhibit good heat storage (release) performance, which can store heat with increasing environment temperature and release heat with decreasing temperature. This property not only increases the inertia to environment temperature change, but also promotes the energy migration in different time and space, thus achieving a certain energy-saving effect. The application of palygorskite/paraffin phase change composite materials to the Trombe wall can significantly reduce the fluctuation of indoor temperature and enhance the thermal inertia of indoor environment. From the aspect of energy storage effect, the Trombe wall fabricated using PCMs is significantly superior to the concrete wall with the same thickness.