甲酰胺/三水醋酸钠复合相变蓄热材料应用研究

发布时间：2021-04-06 19:47

　　利用相变材料（PCM）低谷电时蓄热,用电高峰时释热,不仅能实现电网“削峰填谷”,节约能源,降低污染;而且基于其相变蓄热能量密度大、恒温舒适等特点,其在地板辐射采暖中有广泛的应用前景。无机水合盐PCM,如结晶醋酸钠（NaOAc?3H2O,SAT）,具有相变焓（250 kJ·kg-1）大、价廉及导热系数较高等优点。近年来,诸多学者对其进行了广泛的研究,然而纯的SAT相变温度为58℃左右,并且有过冷,相分离等缺点,若将其应用于地板采暖,稳定性得不到保证,且地板表面温度超过人体热舒适（22?28℃）范围。因此,以SAT为原料,开展适合于地板采暖的相变材料研究,具备理论指导意义和实际应用价值。本课题选用SAT作为蓄热相变基体,甲酰胺（FA）作为熔点改性剂并加入其它助剂,制得新型SAT/FA复合相变材料（SAT/FA CPCM）;探索了SAT/FA配比、成核剂及增稠剂对SAT/FA CPCM性能的影响;对SAT/FA CPCM进行了差示扫描量热（DSC）、热失重（TG）、Hotdisk热导率及X射线衍射（XRD）等表征,并采用步冷曲线测试其在空气中放热性能。结果表明:添加25%（质量分数,下同）的... 

【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 相变蓄热技术
        1.2.1 相变蓄热材料
        1.2.2 结晶醋酸钠相变材料研究进展
        1.2.3 强化相变材料导热系数研究
    1.3 相变蓄热辐射采暖
        1.3.1 电加热蓄热系统
        1.3.2 太阳能热源采暖系统
        1.3.3 相变蓄热辐射采暖应用研究
    1.4 本课题研究内容及创新
        1.4.1 课题的提出
        1.4.2 课题的内容
        1.4.3 课题的创新点
        1.4.4 课题的项目资助
第二章 甲酰胺-结晶醋酸钠复合相变材料的制备与热物性
    2.1 实验原料及仪器
        2.1.1 主要实验原料
        2.1.2 主要实验仪器
    2.2 SAT/FA复合相变材料的制备方法
        2.2.1 SAT/FA低共熔体的制备
        2.2.2 SAT/FA复合相变材料的制备
        2.2.3 相变蓄热体系增稠剂与成核剂筛选
        2.2.4 循环稳定性实验
    2.3 SAT/FA复合相变材料热物性测试
        2.3.1 DSC分析
        2.3.2 TG分析
        2.3.3 导热系数测定
        2.3.4 步冷曲线测试
    2.4 SAT/FA复合相变材料结构分析
        2.4.1 XRD分析
        2.4.2 红外光谱测试
    2.5 结果与讨论
        2.5.1 甲酰胺质量分数
        2.5.2 增稠剂初选
        2.5.3 成核剂初选
        2.5.4 增稠剂与成核剂组合优选
        2.5.5 SAT/FA复合相变材料结构表征
        2.5.6 SAT/FA复合相变材料热性能
        2.5.7 SAT/FA复合相变材料循环稳定性
    2.6 本章小结
第三章 SAT/FA复合相变材料的传热强化研究
    3.1 实验原料及仪器
        3.1.1 主要实验原料
        3.1.2 主要实验仪器
    3.2 SAT/FA-EG复合相变材料的制备方法
        3.2.1 SAT/FA复合相变材料制备
        3.2.2 膨胀石墨制备
        3.2.3 SAT/FA-EG复合材料的制备
    3.3 SAT/FA-EG复合相变材料热物性测试
        3.3.1 DSC分析
        3.3.2 导热系数测试
    3.4 SAT/FA-EG复合相变材料结构表征
        3.4.1 SEM分析
        3.4.2 偏光显微镜（POM）分析
        3.4.3 FTIR分析
        3.4.4 XRD分析
        3.4.5 SAT/FA-EG CPCM步冷曲线测试
        3.4.6 SAT/FA-EG CPCM循环稳定性
    3.5 SAT/FA-EG复合相变材料结果与讨论
        3.5.1 EG质量分数
        3.5.2 SAT/FA-EG结构表征与性能测试
    3.6 热性能分析
        3.6.1 复合相变材料蓄放热结果与讨论
        3.6.2 SAT/FA-EG循环稳定性实验
    3.7 本章小结
第四章 基于SAT/FA复合相变材料的电加热地板辐射采暖研究
    4.1 实验原料及仪器
        4.1.1 主要实验原料
        4.1.2 主要测试仪器
    4.2 复合相变材料的制备方法
    4.3 模拟小房采暖性能测试
        4.3.1 不同地板层电加热蓄放热性能
        4.3.2 不同操作条件对系统运行特性的影响
    4.4 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
Ⅳ－2答辩委员会对论文的评定意见


【参考文献】：
期刊论文
[1]石蜡/高密度聚乙烯/膨胀石墨导热增强型复合相变材料热导率的影响因素[J]. 刘菁伟,杨文彬,田本强,张凯,范敬辉,范瑛.  高分子材料科学与工程. 2015(05)
[2]纳米金属粒子强化正十八烷相变传热性能的实验研究[J]. 周艳,张金辉,王艳,路海滨,李庆领.  材料导报. 2013(12)
[3]三水醋酸钠基复合相变材料导热能力强化研究[J]. 李伟华,茅靳丰,李金田,李永.  建筑材料学报. 2013(03)
[4]石蜡/膨胀石墨定形相变材料的性能[J]. 胡小冬,高学农,李得伦,陈思婷.  化工学报. 2013(10)
[5]太阳能光热发电系统中储热材料研究进展[J]. 王辉.  科技信息. 2013(03)
[6]石蜡基相变材料导热性和液相渗漏研究进展[J]. 管学茂,孙倩,朱建平,刘泽华.  化工新型材料. 2013(01)
[7]熔融盐相变储热材料的研究现状及发展趋势[J]. 路阳,彭国伟,王智平,王克振,马榕彬.  材料导报. 2011(21)
[8]热泵热水器用相变蓄热材料的性能研究[J]. 巫江虹,杨兆光,吴青昊,施铭耀,高学农,张正国.  太阳能学报. 2011(05)
[9]有机相变储能材料研究进展[J]. 赵杰,唐炳涛,张淑芬,王云明.  中国科技论文在线. 2010(09)
[10]碳纤维对甘二烷相变材料热性能的影响(英文)[J]. 李敏,吴智深,陈振乾,彭昌海.  Journal of Southeast University（English Edition）. 2010(02)

硕士论文
[1]三水醋酸钠相变特性及蓄热应用研究[D]. 蔡路茵.浙江工业大学 2010



本文编号：3122025