新型复合相变材料的制备及其热物性研究
发布时间：2022-06-03 19:42
太阳能资源的开发利用有效地解决了传统化石能源短缺的问题,其中光伏发电是太阳能重要的利用方式之一,但现阶段光伏发电系统效率较低。为了提高太阳能综合利用效率,同时保证光伏电池光电转化效率,对其产生的高密度热流进行余热回收具有重要意义。固-液相变蓄热,因其蓄/放热过程中温度几乎保持恒定、蓄热密度大等优点而备受关注。相变蓄热材料的热物性和蓄热器结构是影响相变蓄热系统性能的两大重要因素。研发高性能的定型相变蓄热材料对提高蓄/放热效率具有深远意义。此外,相变蓄热器的结构既影响蓄热系统性能,又影响蓄热系统的加工成本。基于此,本论文将研发具有高导热性能的定型复合相变蓄热材料,建立复合相变蓄热材料热物性与其组成结构的关联机制,并设计开发高效相变蓄热装置,探究其蓄热特性。水合盐相变蓄热材料具有相变潜热大,来源广泛,成本低等优点,但其存在较大的过冷度和对容器材料较强的腐蚀性。基于此,首先制备Alum/膨胀石墨复合相变蓄热材料,其中膨胀石墨既是成核剂也是导热增强多孔介质骨架,并对其热物性和蓄放热特性展开详细的实验和机理研究。此外,通过将复合相变蓄热材料与金属材料直接接触探究其与容器材料的兼容性,并对其腐蚀机理...
【文章页数】：143 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 前言
1.2 相变蓄热材料概述
1.2.1 相变蓄热材料的分类
1.2.2 相变蓄热材料的封装技术
1.3 复合相变蓄热材料的制备方法及其研究现状
1.3.1 复合相变蓄热材料的制备
1.3.2 复合相变蓄热材料的研究现状
1.4 相变蓄热器概述及其研究现状
1.4.1 相变蓄热器的分类
1.4.2 相变蓄热器的研究现状
1.5 本文的主要内容及目的
1.5.1 研究意义
1.5.2 主要研究内容
第二章 Alum/膨胀石墨复合相变蓄热材料的制备及热物性研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验原料
2.2.2 实验设备
2.2.3 Alum/膨胀石墨复合相变蓄热材料制备工艺
2.2.4 性能表征和测试仪器
2.2.5 热导率测试
2.2.6 材料兼容性测试
2.2.7 蓄/放热特性测试
2.2.8 红外热像仪可视化测试
2.3 实验结果与讨论
2.3.1 Alum/膨胀石墨复合相变蓄热材料的相变特性
2.3.2 Alum/膨胀石墨复合相变蓄热材料的微观结构分析
2.3.3 Alum/膨胀石墨复合相变蓄热材料的成分兼容性分析
2.3.4 Alum/膨胀石墨复合相变蓄热材料的传热特性分析
2.3.5 Alum/膨胀石墨复合相变蓄热材料的稳定性分析
2.3.6 Alum/膨胀石墨复合相变蓄热材料的腐蚀特性分析
2.4 本章小结
第三章 改性Alum/膨胀石墨复合相变材料的制备及热物性研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验原料
3.2.2 实验设备
3.2.3 复合相变蓄热材料制备工艺
3.2.4 性能表征和测试仪器及原理
3.3 实验结果与讨论
3.3.1 Ala含量对Alum-Ala非共晶相变材料的影响规律
3.3.2 Alum-Ala/膨胀石墨复合相变蓄热材料的相变特性
3.3.3 Alum-Ala非共晶相变材料过冷度的影响规律
3.3.4 Alum-Ala/膨胀石墨复合相变蓄热材料的微观结构分析
3.3.5 Alum-Ala/膨胀石墨复合相变蓄热材料的成分兼容性分析
3.3.6 Alum-Ala/膨胀石墨复合相变蓄热材料的传热特性分析
3.3.7 Alum-Ala/膨胀石墨复合相变蓄热材料的稳定性分析
3.4 本章小结
第四章 AC/膨胀石墨复合相变材料的制备及热物性研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验原料
4.2.2 实验设备
4.2.3 复合相变蓄热材料制备工艺
4.2.4 性能表征和测试仪器及原理
4.3 实验结果与讨论
4.3.1 AC在膨胀石墨中的最佳吸附量的确定
4.3.2 AC/膨胀石墨复合相变蓄热材料的微观结构分析
4.3.3 AC/膨胀石墨复合相变蓄热材料的成分兼容性分析
4.3.4 AC/膨胀石墨复合相变蓄热材料的相变特性分析
4.3.5 AC/膨胀石墨复合相变蓄热材料的传热特性分析
4.3.6 AC/膨胀石墨复合相变蓄热材料的稳定性分析
4.3.7 热导率理论计算模型
4.4 本章小结
第五章 SA-AC/膨胀石墨复合相变蓄热材料的制备及热物性研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 实验原料
5.2.2 实验设备
5.2.3 制备工艺
5.2.4 性能表征和测试
5.3 实验结果与讨论
5.3.1 SA-AC共晶相变蓄热材料配比的确定
5.3.2 SA-AC共晶混合物在膨胀石墨中的最佳吸附量的确定
5.3.3 SA-AC/膨胀石墨复合相变蓄热材料的微观结构分析
5.3.4 SA-AC/膨胀石墨复合相变蓄热材料的成分兼容性分析
5.3.5 SA-AC/膨胀石墨复合相变蓄热材料的相变特性实验及理论分析
5.3.6 SA-AC/膨胀石墨复合相变蓄热材料的蓄/放热特性分析
5.3.7 SA-AC/膨胀石墨复合相变蓄热材料的传热特性分析
5.3.8 SA-AC/膨胀石墨复合相变材料的稳定性分析
5.4 本章小结
第六章 蛇形管相变蓄热器的设计及性能优化
6.1 引言
6.2 蛇形管蓄热器系统实验
6.2.1 实验原料
6.2.2 实验设备
6.2.3 蓄热器结构
6.2.4 实验流程
6.3 蛇形管蓄热器数值模拟
6.4 结果与讨论
6.4.1 OP80E/膨胀石墨复合相变蓄热材料热物性参数
6.4.2 模型验证
6.4.3 雷诺数和入口温差对蓄热器系统影响
6.4.4 传热流体热物性对蓄热器系统影响
6.4.5 相变材料热导率对蓄热器系统影响
6.4.6 蓄热器系统平均功率
6.5 本章小结
结论与展望
论文结论
论文创新性
展望
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
本文编号：3653364
【文章页数】：143 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 前言
1.2 相变蓄热材料概述
1.2.1 相变蓄热材料的分类
1.2.2 相变蓄热材料的封装技术
1.3 复合相变蓄热材料的制备方法及其研究现状
1.3.1 复合相变蓄热材料的制备
1.3.2 复合相变蓄热材料的研究现状
1.4 相变蓄热器概述及其研究现状
1.4.1 相变蓄热器的分类
1.4.2 相变蓄热器的研究现状
1.5 本文的主要内容及目的
1.5.1 研究意义
1.5.2 主要研究内容
第二章 Alum/膨胀石墨复合相变蓄热材料的制备及热物性研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验原料
2.2.2 实验设备
2.2.3 Alum/膨胀石墨复合相变蓄热材料制备工艺
2.2.4 性能表征和测试仪器
2.2.5 热导率测试
2.2.6 材料兼容性测试
2.2.7 蓄/放热特性测试
2.2.8 红外热像仪可视化测试
2.3 实验结果与讨论
2.3.1 Alum/膨胀石墨复合相变蓄热材料的相变特性
2.3.2 Alum/膨胀石墨复合相变蓄热材料的微观结构分析
2.3.3 Alum/膨胀石墨复合相变蓄热材料的成分兼容性分析
2.3.4 Alum/膨胀石墨复合相变蓄热材料的传热特性分析
2.3.5 Alum/膨胀石墨复合相变蓄热材料的稳定性分析
2.3.6 Alum/膨胀石墨复合相变蓄热材料的腐蚀特性分析
2.4 本章小结
第三章 改性Alum/膨胀石墨复合相变材料的制备及热物性研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验原料
3.2.2 实验设备
3.2.3 复合相变蓄热材料制备工艺
3.2.4 性能表征和测试仪器及原理
3.3 实验结果与讨论
3.3.1 Ala含量对Alum-Ala非共晶相变材料的影响规律
3.3.2 Alum-Ala/膨胀石墨复合相变蓄热材料的相变特性
3.3.3 Alum-Ala非共晶相变材料过冷度的影响规律
3.3.4 Alum-Ala/膨胀石墨复合相变蓄热材料的微观结构分析
3.3.5 Alum-Ala/膨胀石墨复合相变蓄热材料的成分兼容性分析
3.3.6 Alum-Ala/膨胀石墨复合相变蓄热材料的传热特性分析
3.3.7 Alum-Ala/膨胀石墨复合相变蓄热材料的稳定性分析
3.4 本章小结
第四章 AC/膨胀石墨复合相变材料的制备及热物性研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验原料
4.2.2 实验设备
4.2.3 复合相变蓄热材料制备工艺
4.2.4 性能表征和测试仪器及原理
4.3 实验结果与讨论
4.3.1 AC在膨胀石墨中的最佳吸附量的确定
4.3.2 AC/膨胀石墨复合相变蓄热材料的微观结构分析
4.3.3 AC/膨胀石墨复合相变蓄热材料的成分兼容性分析
4.3.4 AC/膨胀石墨复合相变蓄热材料的相变特性分析
4.3.5 AC/膨胀石墨复合相变蓄热材料的传热特性分析
4.3.6 AC/膨胀石墨复合相变蓄热材料的稳定性分析
4.3.7 热导率理论计算模型
4.4 本章小结
第五章 SA-AC/膨胀石墨复合相变蓄热材料的制备及热物性研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 实验原料
5.2.2 实验设备
5.2.3 制备工艺
5.2.4 性能表征和测试
5.3 实验结果与讨论
5.3.1 SA-AC共晶相变蓄热材料配比的确定
5.3.2 SA-AC共晶混合物在膨胀石墨中的最佳吸附量的确定
5.3.3 SA-AC/膨胀石墨复合相变蓄热材料的微观结构分析
5.3.4 SA-AC/膨胀石墨复合相变蓄热材料的成分兼容性分析
5.3.5 SA-AC/膨胀石墨复合相变蓄热材料的相变特性实验及理论分析
5.3.6 SA-AC/膨胀石墨复合相变蓄热材料的蓄/放热特性分析
5.3.7 SA-AC/膨胀石墨复合相变蓄热材料的传热特性分析
5.3.8 SA-AC/膨胀石墨复合相变材料的稳定性分析
5.4 本章小结
第六章 蛇形管相变蓄热器的设计及性能优化
6.1 引言
6.2 蛇形管蓄热器系统实验
6.2.1 实验原料
6.2.2 实验设备
6.2.3 蓄热器结构
6.2.4 实验流程
6.3 蛇形管蓄热器数值模拟
6.4 结果与讨论
6.4.1 OP80E/膨胀石墨复合相变蓄热材料热物性参数
6.4.2 模型验证
6.4.3 雷诺数和入口温差对蓄热器系统影响
6.4.4 传热流体热物性对蓄热器系统影响
6.4.5 相变材料热导率对蓄热器系统影响
6.4.6 蓄热器系统平均功率
6.5 本章小结
结论与展望
论文结论
论文创新性
展望
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
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