导热增强型复合相变材料的影响因素及传热机理研究
本文关键词:导热增强型复合相变材料的影响因素及传热机理研究,由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】:石蜡/聚合物型复合相变材料具有控温精准,储热量大、工作稳定等优点,但是该复合相变材料的导热率偏低,从而导致在相变过程中相变热的利用率普遍不高,因此如何通过导热机理研究和导热网络体系设计来提高其适用性,是新型复合相变材料能力提升的关键问题。本论文从考察复合相变材料载体结构对复合相变材料导热性能影响的角度出发设计制备了分级多孔碳气凝胶块、石墨化分级多孔碳气凝胶块、石墨化碳气凝胶微球三种碳气凝胶载体,通过常压熔渗的方法与石蜡结合,制备成复合相变材料。通过TG-DSC、SEM、XRD、N2吸附-脱附检测等方法对分级多孔碳气凝胶块、石墨化分级多孔碳气凝胶块、石墨化碳气凝胶微球进行研究,掌握它们的制备方法,了解其基本性能。通过SEM、TG-DSC和Hot-disk等方法对石蜡/碳气凝胶复合相变材料进行分析,结果显示,碳气凝胶可以作为良好的载体材料,石蜡均匀吸附在三种碳气凝胶的骨架结构中;由于载体结构的不同,块体结构的孔隙特征导致CPCM-1和CPCM-2熔融温度升高,相变温度向高温段移动3℃,球形结构导致CPCM-3相变温度范围变窄;且随着石蜡含量的增加,复合相变材料相变焓值增高;石墨化碳气凝胶骨架结构可显著提高复合相变材料的导热系数。本文使用近似分析法对CPCM-1和CPCM-2传热机理进行分析,将石蜡在碳气凝胶块体中的对流等效为内热源,通过有内热源的稳态导热和石蜡固-液相变瞬时传热的比较,对复合相变材料的传热机理进行分析。结果表明,影响复合相变材料传热速率的因素有:碳气凝胶骨架导热系数k、孔径长度、相变起始温度和相变界面位置等。根据H-C模型理论对CPCM-3传热机理进行分析,结果表明,复合相变材料中石墨化碳气凝胶微球的含量越高,复合相变材料的热导率越高;在石墨化碳气凝胶微球体积分数相同的条件下,石墨化碳气凝胶微球导热系数越高,复合相变材料的导热系数越高。
【关键词】:石墨化炭气凝胶 分级多孔结构 复合相变材料 近似分析法 导热增强
【学位授予单位】:河南工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TB34
【目录】:
- 摘要5-6
- Abstract6-10
- 第1章 绪论10-18
- 1.1 研究背景10
- 1.2 相变材料10-13
- 1.2.1 相变材料的选择10-11
- 1.2.2 相变材料的种类和特点11-12
- 1.2.3 应用12-13
- 1.2.4 相变材料的研究热点和方向13
- 1.3 复合相变材料导热能力增强的方法13-16
- 1.3.1 采用翅片结构13-14
- 1.3.2 添加金属材料14
- 1.3.3 微胶囊封装14-15
- 1.3.4 添加碳材料15-16
- 1.3.5 小结16
- 1.4 复合相变材料的传热机理分析16-17
- 1.5 课题主要研究内容和意义17-18
- 第2章 分级多孔炭气凝胶块体的制备18-28
- 2.1 前言18-19
- 2.2 实验部分19-22
- 2.2.1 实验原料19-20
- 2.2.2 实验仪器及设备20
- 2.2.3 分级多孔炭气凝胶块体的制备20-22
- 2.3 样品的表征与测试22-23
- 2.3.1 分级多孔碳气凝胶块的差热热重分析22-23
- 2.3.2 分级多孔碳气凝胶块体的SEM电镜分析23
- 2.3.3 分级多孔碳气凝胶块体的X射线衍射分析23
- 2.3.4 分级多孔碳气凝胶块体的N_2吸附-脱附检测23
- 2.4 结果与讨论23-27
- 2.4.1 分级多孔炭气凝胶前驱体碳化程序制定23-24
- 2.4.2 分级多孔碳气凝胶块体的XRD分析24
- 2.4.3 分级多孔炭气凝胶的微观结构分析24-25
- 2.4.4 分级多孔碳气凝胶块的氮气吸脱附表征25-27
- 2.5 本章小结27-28
- 第3章 石墨化分级多孔炭气凝胶块体的制备28-36
- 3.1 前言28
- 3.2 实验部分28-31
- 3.2.1 实验原料28-29
- 3.2.2 实验仪器及设备29-30
- 3.2.3 石墨化分级多孔炭气凝胶块体的制备30-31
- 3.3 结果与讨论31-35
- 3.3.1 石墨化分级多孔碳气凝胶块体的XRD分析31-32
- 3.3.2 石墨化分级多孔碳气凝胶的SEM分析32-33
- 3.3.3 石墨化分级多孔碳气凝胶的N_2吸附-脱附图及孔径分布33-35
- 3.4 本章小结35-36
- 第4章 石墨化炭气凝胶微球的制备36-44
- 4.1 前言36-37
- 4.2 实验37-38
- 4.2.1 实验原料37
- 4.2.2 实验仪器37
- 4.2.3 石墨化炭气凝胶微球的制备37-38
- 4.3 结果与讨论38-42
- 4.3.1 石墨化炭气凝胶微球的制备示意图38-39
- 4.3.2 石墨化炭气凝胶微球的微观分析39-40
- 4.3.3 石墨化炭气凝胶微球的XRD分析40-41
- 4.3.4 石墨化炭气凝胶微球的N_2吸附-脱附图及孔径分布41-42
- 4.4 结论42-44
- 第5章 石蜡/炭气凝胶复合相变材料的制备及传热机理分析44-54
- 5.1 前言44-45
- 5.2 炭气凝胶/石蜡复合材料的制备45-46
- 5.2.1 分级多孔炭气凝胶块体/石蜡复合相变材料的制备45
- 5.2.2 石墨化分级多孔炭气凝胶块体/石蜡复合相变材料的制备45
- 5.2.3 石墨化炭气凝胶微球/石蜡复合相变材料的制备45
- 5.2.4 复合相变材料导热系数的测定45-46
- 5.3 结果与讨论46-49
- 5.3.1 三种复合相变材料的SEM分析46-47
- 5.3.2 复合相变材料的DSC分析47-49
- 5.3.3 复合相变材料的导热性能分析49
- 5.4 复合相变材料的传热机理分析49-53
- 5.4.1 CPCM-1 和CPCM-2 的影响因素和传热机理分析49-52
- 5.4.2 CPCM-3 的影响因素和传热机理52-53
- 5.5 结论53-54
- 结论与展望54-56
- 1. 论文总结54
- 2. 课题创新之处54-55
- 3. 进一步设想和展望55-56
- 参考文献56-62
- 致谢62-63
- 作者简介及攻读学位期间发表的学术论文63
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 戚晓丽;朱冰清;牟望舒;盛况;姜晓坤;应铁进;;用于冷链运输的复合相变蓄冷剂主储能剂研制[J];中国食品学报;2015年10期
2 袁智;陆景松;;相变材料在弹载电子设备热设计中的应用[J];电子技术;2015年06期
3 喻树娟;谭淑娟;徐国跃;侯海丽;陈俊超;;石蜡/SiO_2气凝胶复合相变材料的制备及性能表征[J];兵器材料科学与工程;2014年01期
4 陶乃敏;田妥;宋健;冯荣秀;徐恒启;;十八醇/DMDBS凝胶态相变材料的制备与性能研究[J];功能材料;2013年13期
5 肖鑫;张鹏;;泡沫石墨/石蜡复合相变材料热物性研究[J];工程热物理学报;2013年03期
6 安青松;史琳;;中低温热能发电技术的热力学对比分析[J];华北电力大学学报(自然科学版);2012年02期
7 靳权;刘应亮;武拥建;谢春林;肖勇;;低温催化法制备石墨化碳空心球[J];化学进展;2012年01期
8 高学农;李得伦;孙滔;曹昕;何文祥;;石蜡/膨胀石墨复合相变材料控温电子散热器的性能[J];华南理工大学学报(自然科学版);2012年01期
9 郭志军;朱红;张新卫;;碳气凝胶的制备及结构[J];北京交通大学学报;2010年06期
10 周耘;王康;陈思明;;工业余热利用现状及技术展望[J];科技情报开发与经济;2010年23期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 肖绍懿;酚醛树脂炭的催化石墨化及其在C/C复合材料中的应用[D];湖南大学;2010年
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,本文编号:338936
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