三水合乙酸钠复合相变储热材料的制备与热物性研究

发布时间：2017-09-23 14:22

  本文关键词：三水合乙酸钠复合相变储热材料的制备与热物性研究

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【摘要】：随着社会的发展,化石能源的大量消耗与环境的日益恶化间的矛盾越来越凸显,而提高能源的利用率是缓解能源与环境矛盾的主要方向。相变储能材料是一类可以实现热能时空转换的物质,对提高能源的利用率有重要的意义。三水合乙酸钠作为一种常见的相变材料,具有相变潜热大、制备方便、价格低等特点,被广泛应用于太阳能热利用、热泵和余热回收等领域,但由于其本身导热系数低、放热速率慢,因此提高材料的导热系数和放热速率成为了材料应用的关键。针对三水合乙酸钠导热系数低、放热速率慢的问题,本文提出采用混合添加的方法提高材料导热系数的研究方案,并针对不同添加物、添加量等影响性能的参数进行研究,同时做了对比分析。本文以三水合乙酸钠作为基体材料,以高导热系数膨胀石墨作为添加材料,通过熔融共混的方法制备了三个系列膨胀石墨／三水合乙酸钠复合相变储能材料,并通过扫描电子显微镜、差示扫描量热仪、HotDisk测试仪及搭建储／放热测试系统等手段对复合材料的微观形貌和热物性进行了表征和测试,研究了膨胀石墨添加量、颗粒粒径、不同粒径混合填充三个系列复合材料的热物性,并对复合材料的微观形貌、相变温度、相变潜热、储／放热速率、储／放热时间、过冷度进行了分析,其结果如下：1、针对膨胀石墨添加量发现,添加量较低时,膨胀石墨在复合材料中有团聚的现象,导热系数也较低。膨胀石墨添加量达到0.25g时,膨胀石墨达到“渗滤”阀值,膨胀石墨在复合材料中分散情况好,材料的导热系数达到2.32W/(m·K),材料相变潜热相比三水合乙酸钠基体下降了3.3%,多次循环后材料过冷度保持1.7℃,材料的循环性能较好。2、针对膨胀石墨的粒径不同,发现320目膨胀石墨的粒径在三水合乙酸钠基体中更容易出现团聚,材料导热系数相对较低,添加50目和320目膨胀石墨的两系列复合材料导热系数的最大差距为0.30 W/(m·K),而相变温度均在56℃。57℃之间,在“渗滤”阀值时,复合材料导热系数的差距缩短到0.19W／(m·K),320目系列复合材料过冷度较低,相变潜热为238.234 J/g,相比50目膨胀石墨复合材料的相变潜热增加约9J/g。3、针对膨胀石墨大小粒径混合添加发现,50目：320目膨胀石墨比例为5：3时,膨胀石墨在三水合乙酸钠中形成了较好的导热网链,复合材料的导热系数为2.89W/(m·K),储放热时间大幅缩短,320目膨胀石墨未影响复合材料相变潜热,相变温度升高约1℃。经多次循环后材料过冷度维持1.2℃。
【关键词】：相变材料 膨胀石墨 潜热 复合材料
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB34
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-14
• 第一章 绪论14-26
• 1.1 相变储能材料简介14-15
• 1.1.1 相变储能材料概述14
• 1.1.2 相变储能材料的优选原则14-15
• 1.1.3 相变储能材料的储能方式15
• 1.2 相变储能材料的分类15-19
• 1.2.1 无机相变储能材料16-18
• 1.2.2 有机相变储能材料18-19
• 1.2.3 复合相变储能材料19
• 1.3 三水合乙酸钠复合相变储能材料的研究进展19-21
• 1.3.1 三水合醋酸钠性能的研究进展19-20
• 1.3.2 三水合乙酸钠复合相变储能材料导热性的研究进展20-21
• 1.4 相变储能材料的应用进展21-24
• 1.4.1 建筑技术应用相变储能材料的进展21-22
• 1.4.2 工业余热回收应用相变储能材料的进展22-23
• 1.4.3 太阳能技术应用相变储能材料的进展23
• 1.4.4 热泵应用相变储能材料的进展23-24
• 1.5 本文研究内容和研究目的24-26
• 1.5.1 研究目的24-25
• 1.5.2 研究内容25-26
• 第二章 复合相变储能材料的制备及实验系统测试原理26-34
• 2.1 实验原料26-28
• 2.1.1 主要原材料介绍26-28
• 2.2 实验设备与测试仪器28
• 2.3 试样制备28-30
• 2.3.1 三水合乙酸钠基的制备29
• 2.3.2 三水合乙酸钠/膨胀石墨复合相变材料的制备29-30
• 2.4 性能测试及表征方法30-33
• 2.4.1 微观形貌表征30
• 2.4.2 热性能表征30-31
• 2.4.3 导热系数测试31-32
• 2.4.4 储、放热性能测试系统32-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第三章 膨胀石墨含量对复合材料热物性的影响34-44
• 3.1 复合材料微观形貌表征34-35
• 3.2 复合材料DSC测试结果及分析35-37
• 3.3 复合材料导热系数测试结果及分析37-38
• 3.4 复合材料的储、放热性能38-41
• 3.5 循环次数对过冷度的影响41-42
• 3.6 本章小结42-44
• 第四章 膨胀石墨粒径对复合材料热物性的影响44-54
• 4.1 复合材料微观形貌表征44-45
• 4.2 复合材料DSC测试结果及分析45-47
• 4.3 复合材料导热系数测试结果及分析47-48
• 4.4 复合材料的储、放热性能48-51
• 4.5 循环次数对过冷度的影响51-52
• 4.6 本章小结52-54
• 第五章 膨胀石墨不同粒径混合比例对复合材料热物性的影响54-64
• 5.1 复合材料微观形貌表征54-55
• 5.2 复合材料DSC测试结果及分析55-56
• 5.3 复合材料导热系数测试结果及分析56-57
• 5.4 复合材料的储、放热性能57-61
• 5.5 循环次数对过冷度的影响61-63
• 5.6 本章小结63-64
• 结论与展望64-66
• 参考文献66-72
• 攻读硕士学位期间发表的论文72-74
• 致谢74

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