相变温控材料热物性测量技术及实验研究

发布时间：2022-02-21 17:20

　　在科学技术的发展中,温控技术发挥着十分重要的作用,尤其在军事领域,受到了广泛的重视。对于导弹来说,需要在不被探测的情况下实现精确打击,因此,导弹表面均涂覆有防止雷达探测的吸波材料。导弹飞行过程中,与空气不断摩擦会使表面温度逐渐升高,因此,需要在吸波材料的背面装载温控组件使导弹表面保持恒温,从而实现热红外隐身。在温控技术中,相变材料由于相变温度区间稳定、储能密度高、化学稳定性好等优势,成为温控技术中广泛使用的材料。准确的获得相变材料的传热特性和热物理性质,对温控技术的发展,具有十分重要的意义。温控组件的研究主要包含内部相变材料传热过程研究,以及热导率、相变温度和吸热量等热物性参数的测量。导弹飞行过程中,温控组件可能会出现不同的姿态,温控组件姿态的不同会影响内部相变材料的传热特点,而对于不同姿态的温控组件的传热研究,目前是十分缺乏的。为了检验温控组件产品性能,需要对温控组件的热物性进行测量。由于温控组件的尺寸较大,而且是组件内填充的是能够固液相变的材料,因此,对于这种结构的热物性测量方法和装置也是十分缺乏的。综上,本文开展了相变温控材料热物性理论和实验研究工作。本文研究工作的主要内容如下:... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省211工程院校985工程院校

【文章页数】：132 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号表
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 相变温控材料的研究现状分析
        1.2.1 PCM的分类和强化传热的研究现状
        1.2.2 导弹中温控组件的研究现状
    1.3 PCM相变传热模型研究现状分析
    1.4 PCM热物性测量方法研究现状
        1.4.1 PCM相变区间和吸热量测试方法的研究现状
        1.4.2 PCM热导率常用测试方法研究现状
    1.5 本领域存在的科学问题和技术问题
    1.6 本文的主要研究内容
第2章 不同姿态温控组件内PCM相变传热模型研究
    2.1 引言
    2.2 PCM相变传热的理论分析
    2.3 相变传热模型验证装置
        2.3.1 PCM的选择和热物理性质
        2.3.2 试样结构和实验物理模型
        2.3.3 实验验证装置
    2.4 不同姿态矩形容器中PCM相变传热研究
        2.4.1 数学模型建立
        2.4.2 数值过程和无关性验证
        2.4.3 垂直姿态PCM相变传热的数值计算结果和实验验证
        2.4.4 接触热阻修正方法的提出和验证
        2.4.5 其余姿态的矩形容器中PCM相变传热特点研究
        2.4.6 PCM储热时间与矩形容器姿态的关系
    2.5 基于正交试验法的PCM相变传热影响因素分析
        2.5.1 正交试验法理论与数据分析方法
        2.5.2 PCM双端加热的正交试验设计与结果分析
    2.6 本章小结
第3章 温控组件热物理性质测试方法研究
    3.1 引言
    3.2 温控组件中PCM固相热导率的稳态测量方法的改进
        3.2.1 稳态热流法热导率测量原理
        3.2.2 稳态热流法中重要参数的标定方法
        3.2.3 温控组件内PCM的热导率测试方法
    3.3 温控组件内PCM吸热量和相变温度的测量方法
        3.3.1 基于动态热流法的温控组件吸热量和相变温度的测量方法
        3.3.2 吸热量测试校正系数的标定方法
        3.3.3 校正系数标定实验
    3.4 本章小结
第4章 温控组件热物性测量装置的研制
    4.1 引言
    4.2 系统总体设计
        4.2.1 技术指标
        4.2.2 总体设计
        4.2.3 稳态热流法的改进和仿真验证
    4.3 真空系统设计
        4.3.1 真空腔体
        4.3.2 真空设备
        4.3.3 真空控制系统
    4.4 加热系统设计
        4.4.1 加热体材料选择
        4.4.2 加热体结构设计
        4.4.3 加热控制设计
    4.5 水冷系统的设计
    4.6 本章小结
第5章 温控组件热物性测量实验研究及不确定度分析
    5.1 引言
    5.2 基本材料的热导率测量实验研究
        5.2.1 304L不锈钢的热导率测量实验
        5.2.2 隔热瓦的热导率测量实验
    5.3 温控组件内PCM热物理性质的实验研究
        5.3.1 温控组件内正二十二烷的热物性测量实验
        5.3.2 温控组件内丁四醇的热物性测量实验
    5.4 温控组件内PCM热导率和吸热量测试不确定度分析
        5.4.1 温控组件内PCM的热导率测量不确定度
        5.4.2 温控组件内PCM的相变温度和吸热量测量不确定度
    5.5 本章小结
结论
参考文献
附录
攻读学位期间发表的学术论文与其他成果
致谢
个人简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]某弹载天线热管PCM热控装置参数分析[J]. 何智航.  航天器环境工程. 2019(01)
[2]相变蓄热在飞行器热控中的应用研究[J]. 王领华,刘欣,王海英,刘理泽.  导弹与航天运载技术. 2017(06)
[3]六水氯化钙基无机水合盐相变储能材料的研究进展[J]. 张新星,周园,李翔,申月,海春喜,董欧阳,任秀峰,曾金波,孙艳霞,王石军,杨小波.  储能科学与技术. 2018(01)
[4]相变储能材料中降低过冷度的方法[J]. 朱虹玲,吴海波,汪吉平,俞海云,冒爱琴,郑翠红.  化工时刊. 2017(06)
[5]Numerical study on solid–liquid phase change in paraffin as phase change material for battery thermal management[J]. Qiannan Zhang,Yutao Huo,Zhonghao Rao.  Science Bulletin. 2016(05)
[6]弹载电子设备相变热沉装置散热性能研究[J]. 尹本浩,刘芬芬,王延.  电子机械工程. 2015(06)
[7]石墨烯/石蜡复合材料的热物理性能研究[J]. 郭美茹,周文,周天,孙志强,周孑民.  工程热物理学报. 2014(06)
[8]相变材料在航天器上的应用[J]. 王磊,菅鲁京.  航天器环境工程. 2013(05)
[9]相变材料热物理性质的分子动力学模拟[J]. 饶中浩,汪双凤,张艳来,彭飞飞,蔡颂恒.  物理学报. 2013(05)
[10]界面接触热阻的研究进展[J]. 张平,宣益民,李强.  化工学报. 2012(02)

博士论文
[1]微胶囊对高性能、多功能混凝土性能的影响研究[D]. 陈佩圆.中国科学技术大学 2017
[2]潜热型控温包装系统传热模型与试验研究[D]. 潘嘹.江南大学 2016
[3]串联式多相变储热实验与数值模拟研究[D]. 王艺斐.中国科学院研究生院(工程热物理研究所) 2016
[4]太阳能选择性吸收涂层光谱发射率测量技术研究[D]. 张宇峰.哈尔滨工业大学 2014
[5]基于保护平面热源法的隔热材料热物性测量技术研究[D]. 王强.哈尔滨工业大学 2009

硕士论文
[1]热管式平板导热仪及木材导热特性的研究[D]. 黄君丽.浙江大学 2005



本文编号：3637716