硅藻土基体相变储能石膏板的制备与性能研究

发布时间：2020-06-25 12:24

【摘要】：相变储能建筑材料是一种新型建筑功能材料,其兼具传统建筑材料和相变储热材料的优点,具有建筑承重和蓄热调温性能,是目前建筑节能领域研究的重要方向。本文选取5种常用的单元脂肪酸,对其进行DSC测试,根据所得结果,并基于低共熔理论预测公式,对拟定的4种多元脂肪酸低共熔物的共晶点质量比、相变温度以及相变潜热作了理论计算,将DSC测试结果与理论值进行对比分析验证理论公式的准确性。测得癸酸(CA)-棕榈酸(PA)低共熔物的相变温度为26.44℃,潜热为130.63 J/g,较适用于建筑节能领域。对CA-PA低共熔复合脂肪酸相变材料的性能进行测试表征。FT-IR测试表明,CA与PA未发生化学反应,分子结构不变;CA-PA的固-液体积膨胀率为4.65%;经过200次热循环试验后,CA-PA的相变温度提高了2.77℃,相变潜热降低5.20J/g,下降了3.98%,且热循环前后CA-PA的FT-IR图谱基本一致,表明CA-PA低共熔复合脂肪酸的热稳定性较好。以硅藻土为定型支撑材料,通过熔融浸泡吸附法制备CA-PA/硅藻土定型相变材料。对硅藻土进行改性,并制备CA-PA/改性硅藻土定型相变材料。对两种定型相变材料的性能进行测试表征。DSC测试表明,两种定型相变材料具有较高的相变潜热,且改性硅藻土吸附得更加稳定;FT-IR分析表明,硅藻土与CA-PA之间的反应属于物理吸附,未发生化学反应;TG实验表明,当温度低于100℃时,两种定型相变材料具有良好的低温热稳定性;200次热循环试验后,两种材料相变温度变化小,说明其长期热循环稳定性较好。利用直接混合法制备相变石膏板,研究了硅藻土定型相变材料掺量对石膏板耐水性能和力学性能的影响,结果发现,石膏试样的吸水率和抗压强度随定型相变材料掺量的增大均呈下降趋势,软化系数(K_R)先升高后降低。200次热循环后的质量损失和抗压强度结果表明,随定型相变材料掺量的增加,循环后质量损失增大,抗压强度增大,但增大程度不同。当CA-PA/硅藻土掺量为25%时,其综合指标性能最佳,满足围护结构材料的基本力学性能和循环耐久性能。对掺量为25%的CA-PA/硅藻土定型相变材料的相变石膏板的储热调温性能和热物性进行了研究。结果显示,与普通石膏板相比,相变石膏板两侧温度随时间的升温趋势更加平缓,远离热源侧温度波动幅度更小;当温度升高至23℃左右时,相变石膏板远离热源侧的温度变化较平缓,这是由于石膏板中的定型相变材料到达相变点发生相变,吸收了部分热量,说明掺加CA-PA/硅藻土定型相变材料后,石膏板具有一定储热作用。DSC测试分析显示,该相变石膏板的相变温度为23.28℃,接近人体舒适温度,相变潜热为8.81J/g。经热常数仪测定,相变石膏板的导热系数和蓄热系数分别为0.437W/(m?K)和7.29W/(m~2?K),与普通石膏板相比,导热系数降低,蓄热系数增加,其储热能力越好。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ177.378;TU50;TB34
【图文】：

图 1-1 相变材料的分类Fig.1-1 Classification of PCMs（1）根据相变温度分类由于相变材料的相变温度范围不同，使得其应用领域范围也不尽相同，下表1-1 列出了不同种类的相变材料的主要应用领域[20-21]。表 1-1 不同种类相变材料的主要应用领域Table 1-1 Application of different kinds of PCMs相变材料 相变温度/℃ 主要应用领域高温相变材料 ＞250用于太阳能发电、空间发电系统、高温工业炉储热室中温相变材料 100~250用于化工生产、冶金、发电等民用领域低温相变材料 ＜100用于日常生活、太阳能低温热利用、废热回收及采暖空调系统

早的单细胞藻类之一,体积一般较小,通常长度只有几到广泛，种类繁多, 数量可观。硅藻细胞壁形态多样，主要量较轻，而且其结构坚固。硅藻死后,由于各种作用最终形要成分为非晶态的二氧化硅，此外还含有少量的氧化铝、钾、氧化镁、氧化钙、五氧化二磷和有机质等。硅藻土一杂质会呈现灰、黄、绿、橙、黑色等颜色。硅藻土颗粒硬，有较大的比表面积，导电、导热、传声性能差，堆积密般是自身体积的 2~4 倍；熔点一般 1400~1750℃。微硅藻土微粒形态较多，微观下一般呈现圆盘状、圆柱状硅藻土的微观结构的 SEM 图如图 1 所示，由图可知其主要

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 王汀;丘晓琳;卢立新;周兵林;;用于储能的复合定形相变材料的制备与性能研究[J];能源化工;2019年03期

2 孙玉钗;刘磊;;相变材料在智能调温纺织品中的应用[J];河北纺织;2009年02期

3 易建;张谊;崔宏志;;有机相变材料热物理性能可靠性研究综述[J];陕西建筑;2016年11期

4 王鑫;方建华;刘坪;林旺;冯彦寒;江泽琦;范兴钰;;相变材料的研究进展[J];功能材料;2019年02期

5 陈之帆;孙志高;汤小蒙;刘晓;李娟;李翠敏;;硬脂酸/十八醇/乙酸钠复合相变材料蓄/放热性能[J];化工进展;2019年04期

6 林洁芳;;相变材料在建筑节能中的应用研究[J];内江科技;2019年04期

7 ;相变材料[J];北方建筑;2019年04期

8 李云涛;赵思勰;彭启利;;定型相变材料对磷酸钾镁水泥性能的影响[J];当代化工;2017年12期

9 刘昌宇;吴洋洋;李栋;刘晓燕;吴国忠;;含相变材料双层玻璃窗光热分析模型[J];热科学与技术;2017年06期

10 黄婷;罗奇;蒋思成;;相变材料在建筑节能中的应用及其实验研究[J];新型建筑材料;2017年11期

相关会议论文 前10条

1 刘章朋;杨睿;;定形相变材料的导热研究[A];2016年全国高分子材料科学与工程研讨会论文摘要集[C];2016年

2 冯上升;李文强;史萌;卢天健;;内嵌相变材料通孔金属泡沫内局部热平衡的实验验证[A];中国力学大会-2015论文摘要集[C];2015年

3 宋志棠;;新型相变材料研发[A];第八届中国功能材料及其应用学术会议摘要[C];2013年

4 袁园;章学来;;-43℃新型复合低温相变材料的制备及热性能研究[A];2013中国制冷学会学术年会论文集[C];2013年

5 冯杰;毛健;杨化;;石蜡微胶囊型复合相变材料的制备与表征[A];2009中国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2009年

6 刘太奇;褚金芳;师奇松;杨丽燕;李潭秋;杨东辉;吴晓;温玉全;;相变材料的制备及自调温功能服装的研制开发[A];中国化工学会2009年年会暨第三届全国石油和化工行业节能节水减排技术论坛会议论文集（下）[C];2009年

7 孙蓉;;高效热能存储微结构相变材料[A];先进润滑抗磨材料研讨会论文集（PPT版）[C];2007年

8 段玉情;康丁;西鹏;刘然;何春娥;;超分子聚乙醇类固-固相变材料的研究[A];“力恒杯”第11届功能性纺织品、纳米技术应用及低碳纺织研讨会论文集[C];2011年

9 洪豪骏;周亚素;黄凯;周建;王文晶;王松;;基于热焓方程的相变材料凝固时间分析[A];上海市制冷学会2013年学术年会论文集[C];2013年

10 姜竹;冷光辉;黄云;丁玉龙;王立;;四元硝酸盐与硅酸钙多孔载体复合的新型低温复合相变材料[A];第一届全国储能科学与技术大会摘要集[C];2014年

相关重要报纸文章 前10条

1 刘霞;相变材料能在0.5纳秒内快速切换[N];科技日报;2014年

2 朱青 刘朝辉 宋长友;相变材料在建筑外围护结构中的应用[N];中国建设报;2005年

3 本报记者 亚文辉;罗云鹏：做相变材料世界领航者[N];中国高新技术产业导报;2015年

4 本报记者 陈丹;朝朝暮暮各不同[N];科技日报;2012年

5 本报记者 刘云佳;太阳能相变材料新应用[N];中国房地产报;2011年

6 王平芳 金兆国 雷雨;新材料与水杯的奇妙碰撞[N];中国航天报;2015年

7 史博臻;“凝胶”造就天然“空调墙”[N];文汇报;2012年

8 本报记者 张贵东;新材料撬动纺织业百亿元市场[N];中国纺织报;2018年

9 记者 刘鹏 通讯员 陈們;青海大学温室大棚保温相变材料研究取得重大突破[N];光明日报;2016年

10 记者 缪琦;55℃杯真相[N];第一财经日报;2015年

相关博士学位论文 前10条

1 朱子钦;面向储热的纳米复合相变材料熔化传热特性实验研究[D];浙江大学;2018年

2 刘雨时;纳米改性/定型水合盐相变材料热性能研究[D];哈尔滨工业大学;2017年

3 钱旺;太阳能相变蓄能技术在牧草干燥系统中的应用[D];中国农业机械化科学研究院;2018年

4 李昂;碳基相变复合体的结构设计与性能研究[D];北京科技大学;2019年

5 陈晓;三维微纳米分级孔异质相变复合体的构筑及其功能研究[D];北京科技大学;2019年

6 李儒光;NaNO_3-KNO_3基复合储热材料制备、结构及性能研究[D];武汉理工大学;2017年

7 李钧颖;通讯波段透明的Ge-Sb-Se-Te非易失光学相变材料及器件[D];重庆大学;2018年

8 陈承;多功能介电相变材料的合成、结构和光电性质研究[D];东南大学;2018年

9 Dimberu Geremew Atinafu（底巴罗）;多孔碳基复合相变材料的可控合成、功能组装与性能研究[D];北京科技大学;2019年

10 周妍;聚氨酯基固-固相变储能材料的制备及性能研究[D];中国科学技术大学;2019年

相关硕士学位论文 前10条

1 丁泽;乳化法制备EPDM基导热弹性定形相变材料及性能研究[D];西南科技大学;2019年

2 凡海川;新型碱矿渣—定形相变材料复合砌块的制备及性能研究[D];西南科技大学;2019年

3 文一平;微小通道/相变材料耦合的电池热管理系统传热特性研究[D];中国矿业大学;2019年

4 蔡莞晨;石蜡基复合材料相变过程与传热行为的实验与数值模拟[D];西南科技大学;2019年

5 李倩;基于相变材料的光存储和显示涂层的光学对比度研究[D];吉林大学;2019年

6 颉江龙;电加热蓄热式地板采暖系统的研究[D];新疆大学;2019年

7 石文华;硅藻土基体相变储能石膏板的制备与性能研究[D];武汉理工大学;2018年

8 霍晓楠;梳状聚合物相变材料微胶囊的制备与应用研究[D];天津工业大学;2019年

9 郭晓宇;组分调制对储热材料性能的影响研究[D];北京建筑大学;2019年

10 张彩霞;硫化铜复合碳材料改性石蜡相变材料制备及光热性能研究[D];浙江工业大学;2019年

本文编号：2729125