中低温复合相变材料及系统储/放热性能研究
发布时间：2022-09-27 19:18
随着化石能源的迅速枯竭和生态环境的急剧恶化,太阳能、风能等可再生能源以及工业余热的回收利用逐渐受到各国的重视,相变储热技术因能平衡热能供需在时间与空间上的不匹配问题而在能源开发利用中应用广泛。潜热储存或相变储热是利用相变材料（PCM）的物态变化来吸收或释放潜热而进行热量存储,其储热密度大,储/放热过程近似恒温。在中低温储热系统中,如太阳光热利用、工业余热/废热回收、绿色建筑、电子散热、纺织和航天航空等领域有着广泛的应用前景。然而相变材料与储热系统仍存在着部分问题:有机PCM普遍存在导热率低、易泄漏和着火点低等问题;而无机PCM则存在过冷、相分离、导热性较差、循环稳定性低以及腐蚀性强等。另外相变储热系统还存在储热模块单一、传热性能差以及相变储热过程缺乏透彻的实验验证。基于此,本文开展了以下研究工作:（1）归纳并总结了非金属固体材料导热性能的影响因素,进而对其导热微观机理进行了分析,然后通过实验进行了相应的验证并解释了复合PCM的热传导机制。比热容、声子群速度和声子平均自由程是影响复合PCM热导率的主要因素,根据这些因素可以有效地调控其导热性能。（2）为了探究添加多孔基质来制备复合PCMs...
【文章页数】：111 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 复合相变材料及系统的研究进展
1.2.1 有机相变材料
1.2.2 无机相变材料
1.2.3 相变储热系统
1.3 相变储热技术的应用
1.3.1 太阳能热利用领域
1.3.2 工业余热利用领域
1.3.3 其他应用领域
1.4 本文主要研究内容
第二章 复合相变材料热输运的微观机理研究
2.1 引言
2.2 相变材料传热过程中的晶格振动与声子传递
2.2.1 声子-声子散射
2.2.2 声子-缺陷散射
2.2.3 声子-边界散射
2.3 相变材料有效热导率的影响因素
2.3.1 比热容
2.3.2 声子群速度
2.3.3 声子平均自由程
2.4 本章小结
第三章 复合相变材料制备与表征分析方法
3.1 实验室主要试剂及仪器
3.1.1 主要试剂
3.1.2 实验仪器
3.2 复合相变材料的制备方法
3.2.1 熔融共混-凝固定形法
3.2.2 表面改性-真空浸渍法
3.3 复合相变材料的表征仪器
3.4 本章小结
第四章 定形复合相变材料的制备及热性能研究
4.1 引言
4.2 棕榈酸/膨胀石墨定形复合相变材料的制备及热性能研究
4.2.1 孔隙率分析
4.2.2 微观形貌分析
4.2.3 化学兼容性分析
4.2.4 储热能力分析
4.2.5 热导率分析
4.2.6 循环稳定性分析
4.3 钾明矾/膨胀石墨定形复合相变材料的制备及热性能研究
4.3.1 定形复合相变材料的制备过程
4.3.2 微观形貌分析
4.3.3 化学兼容性分析
4.3.4 储热能力分析
4.3.5 导热性能分析
4.3.6 循环稳定性分析
4.4 棕榈酸/泡沫铜定形复合相变材料的制备及热性能研究
4.4.1 定形复合相变材料制备过程
4.4.2 微观形貌分析
4.4.3 浸渍效果分析
4.4.4 导热性能分析
4.4.5 储/放热性能分析
4.5 复合相变材料的对比遴选原则
4.5.1 性能指标
4.5.2 遴选原则
4.5.3 复合相变材料的对比选择
4.6 本章小结
第五章 新型相变储热系统储/放热性能研究
5.1 引言
5.2 新型相变储热试验系统和实验方案
5.2.1 新型相变储热系统实验方案
5.2.2 新型相变储热系统原理和实物图
5.3 新型相变储热系统性能评价指标
5.4 不同储热模块数量对储/放热速率及温度分布的影响
5.4.1 热管换热器
5.4.2 热管-U形管换热器
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 本文总结
6.2 本文创新点
6.3 工作展望
参考文献
致谢
攻读学位期间取得的研究成果
本文编号：3681462
【文章页数】：111 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 复合相变材料及系统的研究进展
1.2.1 有机相变材料
1.2.2 无机相变材料
1.2.3 相变储热系统
1.3 相变储热技术的应用
1.3.1 太阳能热利用领域
1.3.2 工业余热利用领域
1.3.3 其他应用领域
1.4 本文主要研究内容
第二章 复合相变材料热输运的微观机理研究
2.1 引言
2.2 相变材料传热过程中的晶格振动与声子传递
2.2.1 声子-声子散射
2.2.2 声子-缺陷散射
2.2.3 声子-边界散射
2.3 相变材料有效热导率的影响因素
2.3.1 比热容
2.3.2 声子群速度
2.3.3 声子平均自由程
2.4 本章小结
第三章 复合相变材料制备与表征分析方法
3.1 实验室主要试剂及仪器
3.1.1 主要试剂
3.1.2 实验仪器
3.2 复合相变材料的制备方法
3.2.1 熔融共混-凝固定形法
3.2.2 表面改性-真空浸渍法
3.3 复合相变材料的表征仪器
3.4 本章小结
第四章 定形复合相变材料的制备及热性能研究
4.1 引言
4.2 棕榈酸/膨胀石墨定形复合相变材料的制备及热性能研究
4.2.1 孔隙率分析
4.2.2 微观形貌分析
4.2.3 化学兼容性分析
4.2.4 储热能力分析
4.2.5 热导率分析
4.2.6 循环稳定性分析
4.3 钾明矾/膨胀石墨定形复合相变材料的制备及热性能研究
4.3.1 定形复合相变材料的制备过程
4.3.2 微观形貌分析
4.3.3 化学兼容性分析
4.3.4 储热能力分析
4.3.5 导热性能分析
4.3.6 循环稳定性分析
4.4 棕榈酸/泡沫铜定形复合相变材料的制备及热性能研究
4.4.1 定形复合相变材料制备过程
4.4.2 微观形貌分析
4.4.3 浸渍效果分析
4.4.4 导热性能分析
4.4.5 储/放热性能分析
4.5 复合相变材料的对比遴选原则
4.5.1 性能指标
4.5.2 遴选原则
4.5.3 复合相变材料的对比选择
4.6 本章小结
第五章 新型相变储热系统储/放热性能研究
5.1 引言
5.2 新型相变储热试验系统和实验方案
5.2.1 新型相变储热系统实验方案
5.2.2 新型相变储热系统原理和实物图
5.3 新型相变储热系统性能评价指标
5.4 不同储热模块数量对储/放热速率及温度分布的影响
5.4.1 热管换热器
5.4.2 热管-U形管换热器
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 本文总结
6.2 本文创新点
6.3 工作展望
参考文献
致谢
攻读学位期间取得的研究成果
本文编号：3681462
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