无机盐/镁橄榄石复合相变蓄热材料的制备与性能研究
发布时间：2021-02-04 17:00
本文综述了复合相变蓄热材料的蓄热性能、组成结构、制备工艺及其应用范围，通过探讨镁橄榄石在无机盐介质中的形成过程，采用原位反应烧结法制备了无机盐/镁橄榄石复合相变蓄热材料，研究了制备工艺参数对复合相变蓄热材料性能的影响，并模拟了材料在相变过程中的温度及热应力分布情况。文章以分析纯MgO、纳米SiO2为原料，探讨了Mg2SiO4在无机盐介质中的形成机理及其晶体长大过程，在此基础上以烧结镁砂、硅微粉为原料，无机盐为相变材料，通过原位反应烧结法制备了无机盐/镁橄榄石复合相变蓄热材料。研究了烧结温度、保温时间、无机盐含量、种类及配比等因素对材料性能的影响，得出了该复合蓄热材料的最佳制备工艺。采用XRD、SEM、TG-DSC等测试技术对制备的复合材料的物相组成、显微结构及蓄热性能进行了表征，通过平板导热仪测定了材料的导热系数，研究了材料在高温使用过程中的荷重软化温度、抗折强度及弹性模量，并通过热循环试验研究了复合相变蓄热材料的热稳定性。最后模拟了材料蓄放热过程中的温度及热应力分布，得出了如下结论：（1）以NaCl-KCl为反应介质，控制MgO/SiO2摩尔比为非化学计量比2:1.3时，700℃即可...
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
前言
第一章 文献综述
1.1 相变蓄热材料概述
1.2 复合相变蓄热材料
1.2.1 复合相变蓄热材料中蓄热介质的种类
1.2.2 复合相变蓄热材料中基体材料的种类
1.2.3 复合相变蓄热材料的制备工艺
1.2.4 复合相变蓄热材料的应用
1.2.5 复合相变蓄热材料传热过程的数值模拟
1.3 无机盐相变材料
1.3.1 无机盐概述
1.3.2 无机盐相变材料的种类
1.3.3 无机盐的选择原则
1.3.4 无机盐/陶瓷基复合相变蓄热材料的研究进展
1.4 镁橄榄石
1.4.1 镁橄榄石的结构与性能
1.4.2 镁橄榄石的制备方法
1.5 选题的意义及目的
1.5.1 选题的目的及意义
1.5.2 研究内容
第二章 研究内容及方案
2.1 研究内容
2.2 实验方案
2.2.1 实验原料
2.2.2 实验过程所用到的仪器设备
2.2.3 试样制备
2.2.4 性能检测
第三章 镁橄榄石在无机盐介质中的形成过程研究
3.1 引言
2摩尔比对产物物相组成的影响"> 3.2 MgO/SiO2摩尔比对产物物相组成的影响
3.3 温度对产物的影响
3.3.1 温度对产物物相组成的影响
3.3.2 温度对产物显微形貌的影响
3.4 无机盐用量对产物的影响
3.4.1 无机盐用量对产物物相组成的影响
3.4.2 无机盐用量对产物显微形貌的影响
3.5 无机盐体系对产物的影响
3.5.1 无机盐体系对产物物相组成的影响
3.5.2 无机盐体系对产物显微形貌的影响
3.6 产物的粒度分布
3.7 本章小结
第四章 无机盐/镁橄榄石复合相变蓄热材料的制备工艺研究
4.1 引言
4.2 镁橄榄石多孔陶瓷基体的性能
4.2.1 无机盐浸出率
4.2.2 陶瓷基体的物相分析
4.2.3 陶瓷基体的常温物理性能
4.2.4 陶瓷基体的孔径分布
4.3 工艺参数对复合相变蓄热材料的影响
4.3.1 烧结温度对材料性能的影响
4.3.2 保温时间对材料性能的影响
4.3.3 无机盐含量对材料性能的影响
4.3.4 无机盐体系对材料性能的影响
4.3.5 无机盐配比对复合蓄热材料性能的影响
4.3.6 材料的高温使用性能
4.4 本章小结
第五章 相变蓄热材料的蓄放热过程及其热应力模拟
5.1 引言
5.2 复合相变蓄热材料蓄放热过程的物理模型
5.3 COMSOL Multiphysics 4.3a 中的参数设置
5.4 模拟结果与讨论
5.4.1 同一材料放热过程中的温度及热应力分布
5.4.2 同一材料吸热过程中的温度及热应力分布
5.4.3 不同无机盐含量材料放热过程中的温度及热应力分布
5.5 本章小结
第六章 总结论
致谢
参考文献
附录 1 攻读硕士学位期间发表的论文及专利
【参考文献】：
期刊论文
[1]四元碳酸盐相变储热材料的制备及热物性研究[J]. 程晓敏,陶冰梅,朱闯,李元元. 化工新型材料. 2014(06)
[2]Mg-Cu-Zn相变储热材料充放热特性研究[J]. 程晓敏,陶冰梅,万清舟,李翠,李元元. 武汉理工大学学报(信息与管理工程版). 2014(03)
[3]Forsterite Nanopowder:Structural Characterization and Biocompatibility Evaluation[J]. M.A.Naghiu,M.Gorea,E.Mutch,F.Kristaly,M.Tomoaia-Cotisel. Journal of Materials Science & Technology. 2013(07)
[4]SiO2粒径对MgO-SiO2系统反应生成镁橄榄石的影响[J]. 白晨,钟光珊,李丹丹,魏耀武. 硅酸盐通报. 2013(06)
[5]高温壳管式相变蓄热器的数值模拟和优化[J]. 宋鸿杰,李亚奇,李亚鹏,陈楠. 科学技术与工程. 2012(31)
[6]铝硅合金相变材料凝固/熔化过程的数值分析[J]. 崔海亭,张改,蒋静智. 河北科技大学学报. 2012(05)
[7]烧结温度对合成镁橄榄石性能的影响[J]. 陈勇,于景坤,高杰. 硅酸盐通报. 2012(03)
[8]蓄热材料蓄放热过程数值模拟仿真[J]. 陈思. 冶金能源. 2012(03)
[9]泡沫石墨作为相变储能材料填充物的研究[J]. 杨晟,许勇铁,由英来. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2012(05)
[10]Na2SO4/MgO复合相变蓄热材料的制备及性能研究[J]. 王永军,王胜林. 冶金能源. 2011(03)
博士论文
[1]高温相变蓄热材料的制备及性能研究[D]. 王胜林.昆明理工大学 2007
硕士论文
[1]原位反应烧结法制备熔盐/尖晶石基高温复合相变储热材料的研究[D]. 许二超.武汉科技大学 2010
[2]MgO陶瓷基高温复合相变蓄热材料的制备和性能研究[D]. 张兴雪.昆明理工大学 2007
本文编号：3018641
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
前言
第一章 文献综述
1.1 相变蓄热材料概述
1.2 复合相变蓄热材料
1.2.1 复合相变蓄热材料中蓄热介质的种类
1.2.2 复合相变蓄热材料中基体材料的种类
1.2.3 复合相变蓄热材料的制备工艺
1.2.4 复合相变蓄热材料的应用
1.2.5 复合相变蓄热材料传热过程的数值模拟
1.3 无机盐相变材料
1.3.1 无机盐概述
1.3.2 无机盐相变材料的种类
1.3.3 无机盐的选择原则
1.3.4 无机盐/陶瓷基复合相变蓄热材料的研究进展
1.4 镁橄榄石
1.4.1 镁橄榄石的结构与性能
1.4.2 镁橄榄石的制备方法
1.5 选题的意义及目的
1.5.1 选题的目的及意义
1.5.2 研究内容
第二章 研究内容及方案
2.1 研究内容
2.2 实验方案
2.2.1 实验原料
2.2.2 实验过程所用到的仪器设备
2.2.3 试样制备
2.2.4 性能检测
第三章 镁橄榄石在无机盐介质中的形成过程研究
3.1 引言
2摩尔比对产物物相组成的影响"> 3.2 MgO/SiO2摩尔比对产物物相组成的影响
3.3 温度对产物的影响
3.3.1 温度对产物物相组成的影响
3.3.2 温度对产物显微形貌的影响
3.4 无机盐用量对产物的影响
3.4.1 无机盐用量对产物物相组成的影响
3.4.2 无机盐用量对产物显微形貌的影响
3.5 无机盐体系对产物的影响
3.5.1 无机盐体系对产物物相组成的影响
3.5.2 无机盐体系对产物显微形貌的影响
3.6 产物的粒度分布
3.7 本章小结
第四章 无机盐/镁橄榄石复合相变蓄热材料的制备工艺研究
4.1 引言
4.2 镁橄榄石多孔陶瓷基体的性能
4.2.1 无机盐浸出率
4.2.2 陶瓷基体的物相分析
4.2.3 陶瓷基体的常温物理性能
4.2.4 陶瓷基体的孔径分布
4.3 工艺参数对复合相变蓄热材料的影响
4.3.1 烧结温度对材料性能的影响
4.3.2 保温时间对材料性能的影响
4.3.3 无机盐含量对材料性能的影响
4.3.4 无机盐体系对材料性能的影响
4.3.5 无机盐配比对复合蓄热材料性能的影响
4.3.6 材料的高温使用性能
4.4 本章小结
第五章 相变蓄热材料的蓄放热过程及其热应力模拟
5.1 引言
5.2 复合相变蓄热材料蓄放热过程的物理模型
5.3 COMSOL Multiphysics 4.3a 中的参数设置
5.4 模拟结果与讨论
5.4.1 同一材料放热过程中的温度及热应力分布
5.4.2 同一材料吸热过程中的温度及热应力分布
5.4.3 不同无机盐含量材料放热过程中的温度及热应力分布
5.5 本章小结
第六章 总结论
致谢
参考文献
附录 1 攻读硕士学位期间发表的论文及专利
【参考文献】：
期刊论文
[1]四元碳酸盐相变储热材料的制备及热物性研究[J]. 程晓敏,陶冰梅,朱闯,李元元. 化工新型材料. 2014(06)
[2]Mg-Cu-Zn相变储热材料充放热特性研究[J]. 程晓敏,陶冰梅,万清舟,李翠,李元元. 武汉理工大学学报(信息与管理工程版). 2014(03)
[3]Forsterite Nanopowder:Structural Characterization and Biocompatibility Evaluation[J]. M.A.Naghiu,M.Gorea,E.Mutch,F.Kristaly,M.Tomoaia-Cotisel. Journal of Materials Science & Technology. 2013(07)
[4]SiO2粒径对MgO-SiO2系统反应生成镁橄榄石的影响[J]. 白晨,钟光珊,李丹丹,魏耀武. 硅酸盐通报. 2013(06)
[5]高温壳管式相变蓄热器的数值模拟和优化[J]. 宋鸿杰,李亚奇,李亚鹏,陈楠. 科学技术与工程. 2012(31)
[6]铝硅合金相变材料凝固/熔化过程的数值分析[J]. 崔海亭,张改,蒋静智. 河北科技大学学报. 2012(05)
[7]烧结温度对合成镁橄榄石性能的影响[J]. 陈勇,于景坤,高杰. 硅酸盐通报. 2012(03)
[8]蓄热材料蓄放热过程数值模拟仿真[J]. 陈思. 冶金能源. 2012(03)
[9]泡沫石墨作为相变储能材料填充物的研究[J]. 杨晟,许勇铁,由英来. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2012(05)
[10]Na2SO4/MgO复合相变蓄热材料的制备及性能研究[J]. 王永军,王胜林. 冶金能源. 2011(03)
博士论文
[1]高温相变蓄热材料的制备及性能研究[D]. 王胜林.昆明理工大学 2007
硕士论文
[1]原位反应烧结法制备熔盐/尖晶石基高温复合相变储热材料的研究[D]. 许二超.武汉科技大学 2010
[2]MgO陶瓷基高温复合相变蓄热材料的制备和性能研究[D]. 张兴雪.昆明理工大学 2007
本文编号：3018641
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