二元相变复合材料蓄热单元蓄放热性能研究
发布时间：2021-08-13 05:22
近年来,由于化石燃料的能源危机和新出现的生态问题,开发清洁、可再生和可持续的能源和技术变得越来越重要。能源的最终消耗通常取决于直接热能消耗的形式。温室气体的大量排放,导致全球气候变暖,人类社会的持续发展受到了严重的威胁。绿色、低碳、环保受到越来越多的重视,可再生能源的研究、开发、利用迫在眉睫。现阶段,相变材料在太阳能、建筑节能以及工业余热、废热换热器以及建筑节能及空调节能方面应用较多。但在用户端的电力节能应用较少,如何将电力“削峰填谷”应用到居民的日常生活中,使居民能够既节省了费用又保护环境。电蓄热中较为成熟的技术主要是镁砖式的相变电暖器,主要利用冬季低谷电进行蓄热,在白天将储存的热量释放。但其在实际应用中的效果以及使用年限、价格均难以满足居民的需求。电蓄热方向仍然需要在材料的选择、循环使用性能做进一步深入的研究。为寻找合适的相变材料,本文以合适相变温度以及高相变潜热作为筛选依据,选取了十水合焦磷酸钠、八水合氢氧化钡、六水合硝酸钠作为相变材料,但十水合焦磷酸钠的相变潜热较低,八水合氢氧化钡剧毒,六水合硝酸钠不稳定。选择七水合硫酸镁以及十二水合硫酸铝铵作为二元相变材料的基础材料。对9种配...
【文章来源】：北京建筑大学北京市
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
二元共晶物的制备原理[60]
第二章无机复合相变材料的制备与热物性表征14图2-2CR-1/CR-2样品Fig.2-2CR-1/CR-2sample2.5复合相变材料的热物性测试2.5.1融化-凝固测试融化-凝固实验为了测试CR-1/CR-2形成的混合物在凝固时是否出现相分离现象。相分离即混合物加热融化后，在冷却过程中出现晶体析出的想象，无机水合盐中的水与无机盐分离，导致分离部分的相变材料无法进行相变，蓄热能力降低，循环使用寿命降低。分别取9种混合物15g于试管中，将试管置于98℃的恒温水浴锅中进行加热30min后，取出试管放置至室温后观察是否出现相分离现象。并重复多次实验后，对9只试管进行观察，是否有分层现象。2.5.2蓄放热性能测试蓄放热性能测试通过蓄热、放热过程对相变材料内部温度分布进行实时监测。通过蓄放热性能实验可以得到该复合材料的不冷曲线图，可以观察到是否存在过冷度现象以及过冷度是否得到改善。过冷度形成原因是由于大部分水和无机盐的结晶时的性能较差引起的[76]，过冷度的存在导致相变材料在吸热-放热过程中的某一过程出现延迟想象，从而中断了正常的融化-凝固过程，对相变材料的潜热以及循环使用产生重要影响。首先对K型热电偶进行温度校正，将K型热电偶放入98℃的恒温水浴锅中，打开安捷伦记录仪，观察数据是否在理论值内。实验仪器装置及装置图如图2-3所示。K型热电偶放入18×200mm型号的试管内监测试管内材料的温度，安捷伦记录仪进行记录，没10s记录一次温度，将试管放入98℃的恒温水浴锅中进行加热30min，试管内温度趋于稳定后，将带有热电偶的试管拿出放置在室温环境中进行放热，并继续保持10s一次记录试管内材料内部温度变化情况，直至温度趋于室温后停止记录。需进行多次实验后，再进行数据整理。
第二章无机复合相变材料的制备与热物性表征17的量的增加，逐渐抑制了七水硫酸镁的相分离现象，混合物可以发生相变。CR-1/CR-2混合物中，随着十二水合硫酸铝按的含量增加，其过冷度逐渐增大，如图2-6所示。表明，七水硫酸镁对十二水合硫酸铝按的过冷度有一定的抑制作用，当CR-1/CR-2配比为5：5时，可以使其过冷度降低至4℃。图2-4CR-1/CR-2不同配比下的过冷曲线图Fig.2-4SupercoolingcurvesofCR-1/CR-2atdifferentratios图2-5CR-1/CR-2不同配比下的过冷曲线图Fig.2-5SupercoolingcurvesofCR-1/CR-2atdifferentratios
【参考文献】：
期刊论文
[1]增稠剂对NH4Al（SO4）2·12H2O蓄放热性能的影响[J]. 周鑫晨,章学来,华维三,郑钦月. 化工进展. 2019(10)
[2]二元共熔水合盐相变储热材料过冷度问题的研究[J]. 卢露,张晓俊,邵泰衡,张京波,王琦. 山东化工. 2019(09)
[3]硫酸镁-硫酸铝钾混合水合盐相变储热材料防结块性研究[J]. 杨棁,史嘉乐,郑茂盛,滕海鹏,胡军,魏利平. 应用能源技术. 2018(06)
[4]水合无机盐储能相变材料的研究进展[J]. 林玉琼,林伊,颜源凤,温辉,黄家玲,曾颖,郭慈绵,陈景乐. 韩山师范学院学报. 2018(03)
[5]基于热力学分类的建筑相变材料性能研究[J]. 陈柯宇,陈彪,丁一帆,沈心媛,陈伟. 新型建筑材料. 2018 (02)
[6]复合相变蓄热材料研究进展[J]. 李贝,刘道平,杨亮. 制冷学报. 2017(04)
[7]城市在全球气候治理中的作用[J]. 于宏源. 国际观察. 2017(01)
[8]能源发展“十三五”规划[J]. 中国电力企业管理. 2017(01)
[9]超声辅助技术在果胶提取中的研究进展[J]. 岳贤田,杨继亮. 河南化工. 2016(01)
[10]多孔基定型相变材料的研究进展[J]. 吴梓敏,黄雪,崔英德,冯光炷. 仲恺农业工程学院学报. 2015(02)
博士论文
[1]管外与球体内相变蓄热问题的数值模拟与实验研究[D]. 李伟.天津大学 2010
硕士论文
[1]水合盐低共熔相变储能材料的制备与性能研究[D]. 乔英钧.中国科学院大学(中国科学院青海盐湖研究所) 2018
[2]七水硫酸镁/十水硫酸钠复合相变储热复合材料的性能分析[D]. 路丽婷.西北大学 2018
[3]混合无机水合盐储热性能及其定型相变墙体的研究[D]. 孙相宇.北京建筑大学 2018
[4]空调室内热环境及人体热舒适性模拟研究[D]. 黄文雄.东华大学 2017
[5]三水合乙酸钠在相变单元中的传热特性研究[D]. 崔文龙.西南交通大学 2016
[6]多相变材料蓄热器蓄放热过程数值模拟研究[D]. 李超.大连理工大学 2014
[7]脂肪醇相变蓄能特性的数值模拟[D]. 李果.大连理工大学 2012
本文编号：3339833
【文章来源】：北京建筑大学北京市
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
二元共晶物的制备原理[60]
第二章无机复合相变材料的制备与热物性表征14图2-2CR-1/CR-2样品Fig.2-2CR-1/CR-2sample2.5复合相变材料的热物性测试2.5.1融化-凝固测试融化-凝固实验为了测试CR-1/CR-2形成的混合物在凝固时是否出现相分离现象。相分离即混合物加热融化后，在冷却过程中出现晶体析出的想象，无机水合盐中的水与无机盐分离，导致分离部分的相变材料无法进行相变，蓄热能力降低，循环使用寿命降低。分别取9种混合物15g于试管中，将试管置于98℃的恒温水浴锅中进行加热30min后，取出试管放置至室温后观察是否出现相分离现象。并重复多次实验后，对9只试管进行观察，是否有分层现象。2.5.2蓄放热性能测试蓄放热性能测试通过蓄热、放热过程对相变材料内部温度分布进行实时监测。通过蓄放热性能实验可以得到该复合材料的不冷曲线图，可以观察到是否存在过冷度现象以及过冷度是否得到改善。过冷度形成原因是由于大部分水和无机盐的结晶时的性能较差引起的[76]，过冷度的存在导致相变材料在吸热-放热过程中的某一过程出现延迟想象，从而中断了正常的融化-凝固过程，对相变材料的潜热以及循环使用产生重要影响。首先对K型热电偶进行温度校正，将K型热电偶放入98℃的恒温水浴锅中，打开安捷伦记录仪，观察数据是否在理论值内。实验仪器装置及装置图如图2-3所示。K型热电偶放入18×200mm型号的试管内监测试管内材料的温度，安捷伦记录仪进行记录，没10s记录一次温度，将试管放入98℃的恒温水浴锅中进行加热30min，试管内温度趋于稳定后，将带有热电偶的试管拿出放置在室温环境中进行放热，并继续保持10s一次记录试管内材料内部温度变化情况，直至温度趋于室温后停止记录。需进行多次实验后，再进行数据整理。
第二章无机复合相变材料的制备与热物性表征17的量的增加，逐渐抑制了七水硫酸镁的相分离现象，混合物可以发生相变。CR-1/CR-2混合物中，随着十二水合硫酸铝按的含量增加，其过冷度逐渐增大，如图2-6所示。表明，七水硫酸镁对十二水合硫酸铝按的过冷度有一定的抑制作用，当CR-1/CR-2配比为5：5时，可以使其过冷度降低至4℃。图2-4CR-1/CR-2不同配比下的过冷曲线图Fig.2-4SupercoolingcurvesofCR-1/CR-2atdifferentratios图2-5CR-1/CR-2不同配比下的过冷曲线图Fig.2-5SupercoolingcurvesofCR-1/CR-2atdifferentratios
【参考文献】：
期刊论文
[1]增稠剂对NH4Al（SO4）2·12H2O蓄放热性能的影响[J]. 周鑫晨,章学来,华维三,郑钦月. 化工进展. 2019(10)
[2]二元共熔水合盐相变储热材料过冷度问题的研究[J]. 卢露,张晓俊,邵泰衡,张京波,王琦. 山东化工. 2019(09)
[3]硫酸镁-硫酸铝钾混合水合盐相变储热材料防结块性研究[J]. 杨棁,史嘉乐,郑茂盛,滕海鹏,胡军,魏利平. 应用能源技术. 2018(06)
[4]水合无机盐储能相变材料的研究进展[J]. 林玉琼,林伊,颜源凤,温辉,黄家玲,曾颖,郭慈绵,陈景乐. 韩山师范学院学报. 2018(03)
[5]基于热力学分类的建筑相变材料性能研究[J]. 陈柯宇,陈彪,丁一帆,沈心媛,陈伟. 新型建筑材料. 2018 (02)
[6]复合相变蓄热材料研究进展[J]. 李贝,刘道平,杨亮. 制冷学报. 2017(04)
[7]城市在全球气候治理中的作用[J]. 于宏源. 国际观察. 2017(01)
[8]能源发展“十三五”规划[J]. 中国电力企业管理. 2017(01)
[9]超声辅助技术在果胶提取中的研究进展[J]. 岳贤田,杨继亮. 河南化工. 2016(01)
[10]多孔基定型相变材料的研究进展[J]. 吴梓敏,黄雪,崔英德,冯光炷. 仲恺农业工程学院学报. 2015(02)
博士论文
[1]管外与球体内相变蓄热问题的数值模拟与实验研究[D]. 李伟.天津大学 2010
硕士论文
[1]水合盐低共熔相变储能材料的制备与性能研究[D]. 乔英钧.中国科学院大学(中国科学院青海盐湖研究所) 2018
[2]七水硫酸镁/十水硫酸钠复合相变储热复合材料的性能分析[D]. 路丽婷.西北大学 2018
[3]混合无机水合盐储热性能及其定型相变墙体的研究[D]. 孙相宇.北京建筑大学 2018
[4]空调室内热环境及人体热舒适性模拟研究[D]. 黄文雄.东华大学 2017
[5]三水合乙酸钠在相变单元中的传热特性研究[D]. 崔文龙.西南交通大学 2016
[6]多相变材料蓄热器蓄放热过程数值模拟研究[D]. 李超.大连理工大学 2014
[7]脂肪醇相变蓄能特性的数值模拟[D]. 李果.大连理工大学 2012
本文编号：3339833
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