应用于冷链的有机相变蓄冷剂的制备及性能研究
发布时间：2020-12-13 02:30
相变储能技术是能源科学技术领域的一个重要分支。在能量转换和利用的过程中,通常会出现供求之间在时间上和空间上不匹配的矛盾,如电力负荷的峰谷差,太阳能、风能和海洋能的间隙性,以及工业窑炉的间断运行等。而相变储能技术是目前解决能量供求在时间和空间上不匹配的矛盾并提高能源利用率的有效手段。本文通过对不同储能方式的优缺点比较,发现关于有机相变材料的蓄冷技术前景广阔,并选取正癸酸、月桂酸甲酯、正癸醇、月桂酸及十四烷作为基材,对它们进行二元复配,制备出适合冷藏及冷链运输的二元有机复配物。本文的主要工作有:（1）通过差示扫描量热仪及傅立叶红外光谱仪对正癸酸、正癸醇、月桂酸甲酯、月桂酸及十四烷这五种单一有机物进行热力学分析。结果表明这五种物质拥有合适的相变温度和较高的相变潜热,能够应用于制备二元有机复配物。（2）依据单一物质的相变焓,通过热力学公式可以计算出二元有机复配物的最低熔融温度及对应的组分摩尔比例,计算结果表明正癸酸/月桂酸甲酯、正癸酸/正癸醇及月桂酸/十四烷这三种二元有机复配物的理论相变温度在0℃左右。通过差示扫描量热仪测量这三种二元有机复配物的相变温度及相变焓,发现与理论计算结果偏差不大,实...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
傅立叶红外光谱仪工作原理图
西安理工大学工程硕士专业学位论文8图2-1傅立叶红外光谱仪工作原理图Fig.2-1WorkingprincipleofFourierInfraredSpectrometer傅立叶红外光谱仪测定通常使用溴化钾（KBr）压片法制备待测样品，为了减少实验其他信息的干扰，所用的KBr最好是光学试剂级。使用时将KBr在红外干燥器中干燥30min左右，用玛瑙研钵将KBr适当研细。制成的KBr为高透明状态，透光率强。2.1.2DSC测试简介差示扫描量热法（DSC）根据其结构可以分为以下三种：功率补偿型，热流型以及调幅型，其中热流型应用最为广泛。DSC起源于上世纪60年代以后，温度由电脑程序控制，测量输入到物质和空坩埚的功率差和温度之间的关系。DSC的工作原理如图2-2所示。DSC广泛应用于测量医药、橡胶等物质。图2-2DSC的工作原理Fig.2-2WorkingprincipleofDSC2.2材料与方法2.2.1实验试剂正癸酸，正癸醇，月桂酸甲酯，月桂酸，十四烷，分析纯，采购于上海阿拉丁生化科技股份有限公司。2.2.2实验仪器实验所用到的仪器见表2-3所示，包括差示扫描量热仪、万分之一天平、傅立叶红外光谱仪。
西安理工大学工程硕士专业学位论文10图2-3有机物的DSC曲线：（a）正癸酸;（b）月桂酸甲酯;（c）正癸醇;（d）月桂酸;（e）十四烷Fig.2-3TheDSCcurveoforganicmatter:(a)decanoicacid(b)methyllaurate(c)decan-1-ol(d)lauricacid(e)tetradecane表2-2单一有机物热物性数据Table2-2Thermophysicaldataofsingleorganicmatter有机物相变初始温度/℃相变潜热/（J·g-1）正癸酸31.39153.72月桂酸甲酯4.74179.25正癸醇6.13200.31月桂酸44.54181.14十四烷5.68215.85月桂酸甲酯、正癸醇和十四烷这三种相变储能材料的相变温度在我们所要求的目标范围内，但是它们的成本较高。正癸酸和月桂酸相变温度较高，不在我们所要求的目标范围内，但是它们价格低且相变潜热较高，是比较常用的有机相变材料，因此将其与其他三种物质进行复配，以期得到相变初始温度在0~8℃，相变潜热较高的二元有机复配物。2.4本章小结对五种单一有机材料进行傅立叶红外图谱分析，对其进行定性分析，为检测二元有机复配物的化学稳定性做准备。通过DSC测量五种单一有机物的热物性，由DSC测量数据可以知道正癸酸和月桂酸的相变温度不在0~8℃温度范围内，并且处于一个较高的范围内，但是它们的相变潜热较高且价格低廉，所以可以将它们与相变温度较低的物质进行复配得到相变温度在0~8℃的二元有机复配物；正癸醇、月桂酸甲酯以及十四烷这三种物质的相变温度在目标范围0~8℃区间内，相变潜热较高，但是价格昂贵，无法大量生产应用，
【参考文献】：
期刊论文
[1]含热电联供型光热电站与建筑相变储能的离网型综合能源系统[J]. 孙士茼,汪致洵,林湘宁,童宁,刘畅,随权,丁苏阳,李正天. 中国电机工程学报. 2019(20)
[2]复合相变微胶囊制备及其在棉织物上的应用[J]. 杨建,张国庆,刘国金,柯孝明,周岚. 纺织学报. 2019(10)
[3]相变材料在建筑节能中的应用[J]. 纪旭阳,金兆国,梁福鑫. 功能高分子学报. 2019(05)
[4]相变蓄冷技术在食品冷链运输中的研究进展[J]. 李晓燕,张晓雅,邱雪君,闫淑晴,陈杰. 包装工程. 2019(15)
[5]基于相变材料GexSbyTez(GST)的微波可调超材料器件研究[J]. 王曼婷,高泽华,兰楚文,李勃. 电子元件与材料. 2019(02)
[6]基于硬脂酸复合相变材料的被动热沉性能[J]. 赵亮,邢玉明,刘鑫,罗叶刚,芮州峰. 北京航空航天大学学报. 2019(05)
[7]基于相变微胶囊的功能纺织品制备与应用研究[J]. 潘志文,王文利,王秋,王岩,李志平. 化工新型材料. 2018(11)
[8]十水硫酸钠低温相变材料的制备及稳定性[J]. 徐笑锋,章学来,李玉洋,JOTHAM Muthoka Munyalo,陈跃,陈启杨. 化学工程. 2018(10)
[9]水合盐相变储能材料的增稠剂优选研究[J]. 郑涛杰,陈志莉,刘强,孙荣基. 太阳能学报. 2018(07)
[10]一种空间相变换热器热设计与仿真分析及其改进[J]. 麻才新,盛强,童铁峰. 空间科学学报. 2018(03)
硕士论文
[1]基于相变微胶囊涂层的智能调温织物的制备与性能研究[D]. 史汝琨.天津工业大学 2016
[2]储能技术与新能源发电优化协调运行研究[D]. 田振霄.山东大学 2015
[3]复合相变材料太阳能蓄热器性能研究[D]. 朱峰.华南理工大学 2015
[4]相变型保温墙体材料的制备及性能研究[D]. 杜开明.重庆大学 2009
本文编号：2913721
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
傅立叶红外光谱仪工作原理图
西安理工大学工程硕士专业学位论文8图2-1傅立叶红外光谱仪工作原理图Fig.2-1WorkingprincipleofFourierInfraredSpectrometer傅立叶红外光谱仪测定通常使用溴化钾（KBr）压片法制备待测样品，为了减少实验其他信息的干扰，所用的KBr最好是光学试剂级。使用时将KBr在红外干燥器中干燥30min左右，用玛瑙研钵将KBr适当研细。制成的KBr为高透明状态，透光率强。2.1.2DSC测试简介差示扫描量热法（DSC）根据其结构可以分为以下三种：功率补偿型，热流型以及调幅型，其中热流型应用最为广泛。DSC起源于上世纪60年代以后，温度由电脑程序控制，测量输入到物质和空坩埚的功率差和温度之间的关系。DSC的工作原理如图2-2所示。DSC广泛应用于测量医药、橡胶等物质。图2-2DSC的工作原理Fig.2-2WorkingprincipleofDSC2.2材料与方法2.2.1实验试剂正癸酸，正癸醇，月桂酸甲酯，月桂酸，十四烷，分析纯，采购于上海阿拉丁生化科技股份有限公司。2.2.2实验仪器实验所用到的仪器见表2-3所示，包括差示扫描量热仪、万分之一天平、傅立叶红外光谱仪。
西安理工大学工程硕士专业学位论文10图2-3有机物的DSC曲线：（a）正癸酸;（b）月桂酸甲酯;（c）正癸醇;（d）月桂酸;（e）十四烷Fig.2-3TheDSCcurveoforganicmatter:(a)decanoicacid(b)methyllaurate(c)decan-1-ol(d)lauricacid(e)tetradecane表2-2单一有机物热物性数据Table2-2Thermophysicaldataofsingleorganicmatter有机物相变初始温度/℃相变潜热/（J·g-1）正癸酸31.39153.72月桂酸甲酯4.74179.25正癸醇6.13200.31月桂酸44.54181.14十四烷5.68215.85月桂酸甲酯、正癸醇和十四烷这三种相变储能材料的相变温度在我们所要求的目标范围内，但是它们的成本较高。正癸酸和月桂酸相变温度较高，不在我们所要求的目标范围内，但是它们价格低且相变潜热较高，是比较常用的有机相变材料，因此将其与其他三种物质进行复配，以期得到相变初始温度在0~8℃，相变潜热较高的二元有机复配物。2.4本章小结对五种单一有机材料进行傅立叶红外图谱分析，对其进行定性分析，为检测二元有机复配物的化学稳定性做准备。通过DSC测量五种单一有机物的热物性，由DSC测量数据可以知道正癸酸和月桂酸的相变温度不在0~8℃温度范围内，并且处于一个较高的范围内，但是它们的相变潜热较高且价格低廉，所以可以将它们与相变温度较低的物质进行复配得到相变温度在0~8℃的二元有机复配物；正癸醇、月桂酸甲酯以及十四烷这三种物质的相变温度在目标范围0~8℃区间内，相变潜热较高，但是价格昂贵，无法大量生产应用，
【参考文献】：
期刊论文
[1]含热电联供型光热电站与建筑相变储能的离网型综合能源系统[J]. 孙士茼,汪致洵,林湘宁,童宁,刘畅,随权,丁苏阳,李正天. 中国电机工程学报. 2019(20)
[2]复合相变微胶囊制备及其在棉织物上的应用[J]. 杨建,张国庆,刘国金,柯孝明,周岚. 纺织学报. 2019(10)
[3]相变材料在建筑节能中的应用[J]. 纪旭阳,金兆国,梁福鑫. 功能高分子学报. 2019(05)
[4]相变蓄冷技术在食品冷链运输中的研究进展[J]. 李晓燕,张晓雅,邱雪君,闫淑晴,陈杰. 包装工程. 2019(15)
[5]基于相变材料GexSbyTez(GST)的微波可调超材料器件研究[J]. 王曼婷,高泽华,兰楚文,李勃. 电子元件与材料. 2019(02)
[6]基于硬脂酸复合相变材料的被动热沉性能[J]. 赵亮,邢玉明,刘鑫,罗叶刚,芮州峰. 北京航空航天大学学报. 2019(05)
[7]基于相变微胶囊的功能纺织品制备与应用研究[J]. 潘志文,王文利,王秋,王岩,李志平. 化工新型材料. 2018(11)
[8]十水硫酸钠低温相变材料的制备及稳定性[J]. 徐笑锋,章学来,李玉洋,JOTHAM Muthoka Munyalo,陈跃,陈启杨. 化学工程. 2018(10)
[9]水合盐相变储能材料的增稠剂优选研究[J]. 郑涛杰,陈志莉,刘强,孙荣基. 太阳能学报. 2018(07)
[10]一种空间相变换热器热设计与仿真分析及其改进[J]. 麻才新,盛强,童铁峰. 空间科学学报. 2018(03)
硕士论文
[1]基于相变微胶囊涂层的智能调温织物的制备与性能研究[D]. 史汝琨.天津工业大学 2016
[2]储能技术与新能源发电优化协调运行研究[D]. 田振霄.山东大学 2015
[3]复合相变材料太阳能蓄热器性能研究[D]. 朱峰.华南理工大学 2015
[4]相变型保温墙体材料的制备及性能研究[D]. 杜开明.重庆大学 2009
本文编号：2913721
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