陶瓷耦合中高温相变储热材料的制备、储热与强化传热研究
发布时间：2021-08-24 08:00
工业余热是工业生产过程中产生的最主要余能,由于很多场合余热的数量和温度存在时间上和空间上的波动性,高效的回收和利用这些余热难度很大。现有许多工业余热资源的利用率还处于较低水平。以钢铁工业为例,其能耗占我国工业总能耗的13%,吨钢余热总量占吨钢总能耗的33%,数量巨大,但钢铁余热的利用率仅为30-50%,潜力还很大。工业余热的低效利用不但造成大量能源的浪费,而且还对环境造成很大压力。尤其是那些非稳态的波动性余热,回收难度更大,而目前此类技术缺乏。因此,急需开发工业非稳态余热高效利用的新技术,这已经成为我国工业节能减排的重要课题。高效利用非稳态余热,首先要将非稳态余热整流成稳态余热,再行利用。而储热技术正是实现该整流过程的技术,即将非稳态热量用储热材料将其存储,等到需要热量时,再可控和稳定地利用非稳态余热,它克服了钢铁工业许多余热间隙性的难点,并有效地解决了热量供需不匹配的矛盾关系。储热材料是储热技术中最关键的要素之一。在诸多储热材料中,无机盐基相变材料凭借其储热温区大、储热密度高、物理/化学性质稳定和价格低的优势,被视为是一种较为理想的中高温（>200℃）储热材料,且在工业非稳态中...
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：162 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１?（ａ）冷压－烧结法，（ｂ）熔融浸渗法，（ｃ）溶胶－凝肢法的处理流程示意图丨８９丨??２）小结??
３）２－ＮａＮ〇３／膨胀石墨定形相变材料，在该复合材??料中，膨胀石墨既用作骨架材料又用作导热增强剂。研究发现，二元共晶盐??Ｃａ（Ｎ〇３）２－ＮａＮＣｂ可通过浸渗－烧结的两步法成功嵌入到膨胀石墨的多孔结构??中来。研宄结果表明，不同含量的膨胀石墨（ｌ－７ｗｔ．％）具有不同的封装效果，??且只有添加７?ｗｔ．％膨胀石墨的复合材料的表面是光滑的，没＃裂纹也没有盐??的泄露。研究人员还进一步分析了不同含量膨胀石墨造成封装效果差异性的??原因：二元共晶盐／膨胀石墨的吸附／解吸曲线和孔体积（图２－２）表明，该复??合材料具有介孔的块状结构；根据ＢＥＴ的结果（表２－６），该复合相变材料的??表面积、孔体积和平均孔径随膨胀石墨含量的增加而增加；因此，添加７ｗｔ．％??膨胀石墨复合材料的结构稳定性是由较高含量的膨胀石墨提供更大的表面积??和孔体积维持得。??⑷?＊＊】卜－５？〇１＊抑丨￣?—ｊ?—ｊＴ－??｜?ｊ?Ｉ??ｉ５?ｙｉ?Ｉ。？？６?ａ??１；：?ｉ?．??．??００「心?“?０■，ＯＪ?１０?°２?；?＇?；?ｉ?．＇〇?＇?．２?＇?．４?＇?ｌｌ??ＲｅｌＭｉｖｅ?Ｐｒｅｓｓｕｒｅ?（ＰＰＯ）?Ｐｏｒｅ?ｄｉａｍｅｔｅｒ?（ｍｎ）??图２－２?Ｃａ（Ｎ０３）２－ＮａＮＣＶ膨胀石墨复合材料的吸附／解吸曲线和空体积：（ａ）吸附／解??吸曲线；（ｂ）孔体积??－１６?－??
?北京科技大学博士学位论文???＿：纏??（Ｃ）????（ｄ）??謙屬??Ｉ?，；：，￡ｌ＿??图２－３?（ａ）天然石墨片，（ｂ）膨胀石墨，（ｃ）添加３ｗｔ％膨胀石墨的复合材料？??？ｆｃ．??（ｄ）添加５被。／？膨胀石墨的复合材料的微观结构图丨６６丨??Ｌｉｕ等％：？采用一种新的方法制备了?ＭｇＣｂ－ＫＣｌ／膨胀石墨定形相变材料，??该方法是先将固态盐与膨胀石墨进行充分混合、再将混合物压制成所需要的??形状、最后将块状坯体加热到温度高于负载盐的熔点、后经冷却而成。泄露??实验的结果表明，当膨胀石墨的添加量为１５ｗｔ．％时，该复合材料的质量损失??仅为０．７２ｗｔ．％。从ＳＥＭ图（图２－４）可看出，二元共晶盐均匀地分布在膨胀??石墨（１５ｗｔ．％）的通道、层间和内部孔隙中。此外，该复合相变材料在５００??次的热循环中表现出出色的热稳定性，且仅有２．５２％的体积膨胀。??』：二二：：：？？’．?一?Ｂ二＝：：ｒ?—?＿?１??图２？４膨胀石墨（木ｂ）和ＭｇＣｈ－ＫＣＩ／膨胀石墨复合材料（ｃ，ｄ）的微观结构图州??－１８?－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]低温工业余热综合利用[J]. 余龙清,马锋,胡学伟. 资源节约与环保. 2018(04)
[2]钢铁工业余热回收用于城市集中供热的实践[J]. 边海军,张晓灵,杨宝锐,史彧宏,陈强. 区域供热. 2018(01)
[3]载体含量对NaNO3/硅藻土复合相变储热材料的性能影响规律[J]. 郑莉芳,冷光辉,聂彬剑,姜竹,丁玉龙. 化工学报. 2017(11)
[4]Preparation and Characterization of KNO3/Diatomite Shape-Stabilized Composite Phase Change Material for High Temperature Thermal Energy Storage[J]. Yong Deng,Jinhong Li,Tingting Qian,Weimin Guan,Xiang Wang. Journal of Materials Science & Technology. 2017(02)
[5]高炉热风炉烟气余热利用方式研究[J]. 张述明,王立刚,张伟. 河北冶金. 2016(11)
[6]Fabrication of Al2O3-NaCl Composite Heat Storage Materials by One-step Synthesis Method[J]. 朱教群,李儒光,ZHOU Weibin,ZHANG Hongguang,CHENG Xiaomin. Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science）. 2016(05)
[7]钢铁企业余热余能回收与利用[J]. 高俊,张海龙. 能源研究与管理. 2016(03)
[8]中国工业余热利用技术概述[J]. 孟欣,杨永平. 能源与节能. 2016(07)
[9]工业余热高效综合利用的重大共性基础问题研究[J]. 何雅玲. 科学通报. 2016(17)
[10]钢铁工业余热余能资源利用途径及潜力分析[J]. 李冰. 节能与环保. 2015(11)
博士论文
[1]矿物基复合储热材料的制备与性能调控[D]. 李传常.中南大学 2013
[2]融盐自发浸渗过程与微米级多孔陶瓷基复合相变储能材料研究[D]. 黄金.广东工业大学 2005
本文编号：3359606
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：162 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１?（ａ）冷压－烧结法，（ｂ）熔融浸渗法，（ｃ）溶胶－凝肢法的处理流程示意图丨８９丨??２）小结??
３）２－ＮａＮ〇３／膨胀石墨定形相变材料，在该复合材??料中，膨胀石墨既用作骨架材料又用作导热增强剂。研究发现，二元共晶盐??Ｃａ（Ｎ〇３）２－ＮａＮＣｂ可通过浸渗－烧结的两步法成功嵌入到膨胀石墨的多孔结构??中来。研宄结果表明，不同含量的膨胀石墨（ｌ－７ｗｔ．％）具有不同的封装效果，??且只有添加７?ｗｔ．％膨胀石墨的复合材料的表面是光滑的，没＃裂纹也没有盐??的泄露。研究人员还进一步分析了不同含量膨胀石墨造成封装效果差异性的??原因：二元共晶盐／膨胀石墨的吸附／解吸曲线和孔体积（图２－２）表明，该复??合材料具有介孔的块状结构；根据ＢＥＴ的结果（表２－６），该复合相变材料的??表面积、孔体积和平均孔径随膨胀石墨含量的增加而增加；因此，添加７ｗｔ．％??膨胀石墨复合材料的结构稳定性是由较高含量的膨胀石墨提供更大的表面积??和孔体积维持得。??⑷?＊＊】卜－５？〇１＊抑丨￣?—ｊ?—ｊＴ－??｜?ｊ?Ｉ??ｉ５?ｙｉ?Ｉ。？？６?ａ??１；：?ｉ?．??．??００「心?“?０■，ＯＪ?１０?°２?；?＇?；?ｉ?．＇〇?＇?．２?＇?．４?＇?ｌｌ??ＲｅｌＭｉｖｅ?Ｐｒｅｓｓｕｒｅ?（ＰＰＯ）?Ｐｏｒｅ?ｄｉａｍｅｔｅｒ?（ｍｎ）??图２－２?Ｃａ（Ｎ０３）２－ＮａＮＣＶ膨胀石墨复合材料的吸附／解吸曲线和空体积：（ａ）吸附／解??吸曲线；（ｂ）孔体积??－１６?－??
?北京科技大学博士学位论文???＿：纏??（Ｃ）????（ｄ）??謙屬??Ｉ?，；：，￡ｌ＿??图２－３?（ａ）天然石墨片，（ｂ）膨胀石墨，（ｃ）添加３ｗｔ％膨胀石墨的复合材料？??？ｆｃ．??（ｄ）添加５被。／？膨胀石墨的复合材料的微观结构图丨６６丨??Ｌｉｕ等％：？采用一种新的方法制备了?ＭｇＣｂ－ＫＣｌ／膨胀石墨定形相变材料，??该方法是先将固态盐与膨胀石墨进行充分混合、再将混合物压制成所需要的??形状、最后将块状坯体加热到温度高于负载盐的熔点、后经冷却而成。泄露??实验的结果表明，当膨胀石墨的添加量为１５ｗｔ．％时，该复合材料的质量损失??仅为０．７２ｗｔ．％。从ＳＥＭ图（图２－４）可看出，二元共晶盐均匀地分布在膨胀??石墨（１５ｗｔ．％）的通道、层间和内部孔隙中。此外，该复合相变材料在５００??次的热循环中表现出出色的热稳定性，且仅有２．５２％的体积膨胀。??』：二二：：：？？’．?一?Ｂ二＝：：ｒ?—?＿?１??图２？４膨胀石墨（木ｂ）和ＭｇＣｈ－ＫＣＩ／膨胀石墨复合材料（ｃ，ｄ）的微观结构图州??－１８?－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]低温工业余热综合利用[J]. 余龙清,马锋,胡学伟. 资源节约与环保. 2018(04)
[2]钢铁工业余热回收用于城市集中供热的实践[J]. 边海军,张晓灵,杨宝锐,史彧宏,陈强. 区域供热. 2018(01)
[3]载体含量对NaNO3/硅藻土复合相变储热材料的性能影响规律[J]. 郑莉芳,冷光辉,聂彬剑,姜竹,丁玉龙. 化工学报. 2017(11)
[4]Preparation and Characterization of KNO3/Diatomite Shape-Stabilized Composite Phase Change Material for High Temperature Thermal Energy Storage[J]. Yong Deng,Jinhong Li,Tingting Qian,Weimin Guan,Xiang Wang. Journal of Materials Science & Technology. 2017(02)
[5]高炉热风炉烟气余热利用方式研究[J]. 张述明,王立刚,张伟. 河北冶金. 2016(11)
[6]Fabrication of Al2O3-NaCl Composite Heat Storage Materials by One-step Synthesis Method[J]. 朱教群,李儒光,ZHOU Weibin,ZHANG Hongguang,CHENG Xiaomin. Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science）. 2016(05)
[7]钢铁企业余热余能回收与利用[J]. 高俊,张海龙. 能源研究与管理. 2016(03)
[8]中国工业余热利用技术概述[J]. 孟欣,杨永平. 能源与节能. 2016(07)
[9]工业余热高效综合利用的重大共性基础问题研究[J]. 何雅玲. 科学通报. 2016(17)
[10]钢铁工业余热余能资源利用途径及潜力分析[J]. 李冰. 节能与环保. 2015(11)
博士论文
[1]矿物基复合储热材料的制备与性能调控[D]. 李传常.中南大学 2013
[2]融盐自发浸渗过程与微米级多孔陶瓷基复合相变储能材料研究[D]. 黄金.广东工业大学 2005
本文编号：3359606
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