相变微胶囊乳液小通道内对流换热特性实验研究

发布时间：2021-09-23 22:37

　　锂离子电池在高环境温度、高倍率充放电等恶劣工况下易发生热失控,进而引发电动汽车整车安全问题,因此,锂离子电池的热安全逐渐成为制约电动汽车发展的关键因素之一。为加快电池热量传递,避免电池内部热量堆积,本文针对采用液体作为传热介质的电池热管理过程,结合相变微胶囊相变过程温度近似恒定但相变潜热大的特点,采用微胶囊乳液为传热介质,制备了两种相变微胶囊乳液,并搭建了小通道内相变微胶囊乳液对流换热实验台,研究了雷诺数、斯蒂芬数、胶囊质量分数等对乳液在小通道内的对流换热特性、温度分布等的影响规律,主要研究内容及结论如下:（1）选择石蜡/二氧化硅、正二十烷/聚甲基丙烯酸甲酯和石蜡/脲醛树脂三种微胶囊颗粒制备乳液,并对其稳定性、热物性进行了实验研究。结果表明,与石蜡/脲醛树脂相比,石蜡/二氧化硅和正二十烷/聚甲基丙烯酸甲酯微胶囊颗粒的热稳定性较好,可以用来制备微胶囊乳液。当微胶囊颗粒的质量分数分别为5 wt.%、10 wt.%、20 wt.%和30 wt.%时,石蜡/二氧化硅和正二十烷/聚甲基丙烯酸甲酯相变微胶囊乳液在不同温度下的导热系数与Maxwell公式的理论结果一致,且相对误差仅在3%以内。当胶囊... 

【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

相变微乳液和相变微胶囊乳液Figure1-1Phasechangematerialemulsionandmicroencapsulatedphasechangematerialslurry

机械搅拌的转速应在 800 r/min~1000 r/min均匀混合石蜡和表面活性剂，进而导致乳液度过高，并不一定会对乳液的液滴尺寸产生的浪费，且在高速分散的情况下，乳液中容易[38]。高能乳化法制备相变微乳液的反应速度产。与高能乳化法不同，低能乳化法利用表不需要外界能量的输入[39]，因此应用较为广noda 等人[40]提出的相转变温度法，它是利用形成水包油乳液，高于相转变温度时疏水形、油、表面活性剂在室温条件下进行预混合相转变温度时整个体系的表面张力很低，稳却到相转变温度的±25 °C，就可以制备出稳化法还包括相转变组成法[42, 43]、D 相乳化法稳定性是研究其各项性质的前提。如图 1-2以下几个原因：

台进行自然对流实验。结果表明，水的自然对流强度随着加热功率的增加而增大但相变微乳液的自然对流强度先是随着加热功率的增大而增强，当功率达到一定值以后自然对流反而会恶化，经分析认为，相变微乳液的过冷度可能是导致自然对流恶化的主要原因。Choi 等人[58]制备出了液滴粒径小于0.1 mm的相变微乳液以保证其在管路中流动时不会造成阻塞，并搭建了一个长度为 627 mm 的测试段，测试正十六烷水相变微乳液在紊流状态下的强制对流换热性能。实验结果表明，在平均温度低于相变温度的区域，强制对流的局部对流换热系数逐渐增大，在发生相变的区域局部对流换热系数减小，在相变结束的区域再次增加。除此之外，在乳液中的相变材料融化点处，系统的压力变化非常明显。Takashi 等人[59]采用 D 相乳化法制备了丁二醇/水相变微乳液，并将壁面热流密度、相变材料的质量分数和雷诺数作为实验的变量，搭建了实验台，研究相变微乳液在紊流情况下的对流换热情况实验结果表明，相变微乳液的努塞尔数高于单相流体的努塞尔数，最大可以达到单相流体的 2.2 倍，努塞尔数的大小取决于壁面热流和乳液潜热的大小，雷诺数的影响并不明显。

【参考文献】：
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本文编号：3406552