纳米石墨烯片-正十八烷复合相变材料制备及热物性研究

本文分别制备了纳米石墨烯片质量分数为0%, 0.5%, 1%, 1.5%, 2%的纳米石墨烯片-正十八烷复合相变材料,并通过扫描电镜测试、红外光谱分析、差示扫描量热实验及导热分析等实验对其形貌结构及热物性进行表征和研究.实验表明本文制备的纳米石墨烯-正十八烷复合相变材料具有很好的相变稳定性;当纳米石墨烯片的质量分数达到2%时,复合相变材料的导热系数相对于纯十八烷高出了89.4%.     

木基生物质碳化骨架负载聚乙二醇相变材料及表面修饰对蓄传热性能的强化

以相变芯材为核心的复合相变材料的潜热储存技术,对解决可再生能源间歇性问题有着关键作用.本研究以天然竹木为原材料,使用高温碳化方法得到碳化竹木,并使其分别吸附氧化石墨烯和还原氧化石墨烯,最终与聚乙二醇(PEG2000)复合形成稳定的复合相变材料.实验结果表明,还原氧化石墨烯可以达到很好的包封率、热导率和光热转换效率提升效果.碳化竹木/还原氧化石墨烯/聚乙二醇三元复合相变材料包封率高达81.11%,熔化潜热为115.62 J/g,凝固潜热为104.39 J/g,热导率大幅提升至1.09 W/(m·K)(纯PEG2000的3.7倍),光热转换效率大幅提高至88.35%(纯PEG2000的3.1倍).     

石墨烯/石蜡复合材料的热物理性能研究

为改善相变蓄热用石蜡的导热性能,通过向石蜡基材中掺杂微量的石墨烯制备石墨烯/石蜡复合材料。采用扫描电子显微镜、热传导分析仪和差式扫描量热仪等获取了复合材料的表观形貌、热导率、熔点和相变潜热等关键热物性参数,讨论了石墨烯质量分数对这些参数的影响。通过动态热响应实验,揭示了石墨烯质量分数和热源温度对复合材料热响应速率的影响规律。结果表明,与纯石蜡相比,石墨烯/石蜡复合材料的热导率得到显著提高。当石墨烯的质量分数由0.2%升至2.0%,复合材料的热导率由0.266 W·m~(-1)·K~(-1)提高到0.346 W·m~(-1)1·K~(-1)。复合材料的相变潜热与纯石蜡相比并未减小,且其热响应速率高于纯石蜡。     

管壳式相变蓄热系统性能实验研究

相变蓄热(LHTES)系统利用相变材料(PCM)的潜热可有效地提高系统的储热能力。通常,PCM的导热系数低,使LHTES系统的应用受到了限制。本文通过向十五烷中添加膨胀石墨提高导热系数,分别采用纯十五烷和含有质量分数为30%膨胀石墨的复合十五烷,在不同水流量下,对管壳式LHTES系统的储热特性进行了实验研究。实验结果发现:当储能介质为质量分数为30%膨胀石墨的复合十五烷时,放冷过程中有效储热系数和相对储热率在Re=4298时出现明显峰值,换热效率与储热能力达到相对平衡。并且,当Re=4298,采用含有质量分数为30%膨胀石墨的复合十五烷与纯十五烷相比,系统的有效储热系数可最高提升336.84%。     

石蜡-碳纳米管复合材料的热物性研究

为提高石蜡作为相变蓄冷材料的导热性能,制备了碳纳米管添加量分别为0%、1%、2%、3%、4%、5%的石蜡-碳纳米管复合材料,并对其热物性及稳定性进行实验研究。结果表明,随着碳纳米管添加量的增加,复合材料的相变温度基本不变,相变潜热逐渐减小,导热系数逐渐增大。在添加量为5%时,复合材料的融化和凝固相变潜热分别为128.2 J/g和134.4 J/g,比纯石蜡相对减小了15.5%和13.8%;固态和液态导热系数分别为0.487 W/(m·K)和0.516 W/(m·K),比纯石蜡相对提高了39.5%和40.3%,同时具有较好的循环稳定性。     

低温纳米复合相变蓄冷材料热物性研究

低温相变蓄冷的关键是蓄冷材料的开发.本文针对啤酒工艺对冷源温度的要求,选择BaCl2共晶盐水溶液为相变蓄冷材料基液,在基液中添加粒径为20nm的TiO2纳米粒子,形成具有蓄冷功能的纳米复合材料.对其热物性如导热系数、相变潜热、相变温度、过冷度及粘度进行了实验测量和分析.结果表明,在TiO2纳米粒子的质量分数为1%的情况下,纳米复合蓄冷材料的导热系数比基液提高了11.28%,过冷度从3.97℃降为1.21℃,同时粘度增加了21.7%,相变潜热略有降低.     

酸化碳纳米管棕榈酸复合相变储能材料的研究

本文对比了不同温度下强酸处理对碳纳米管(CNT)微结构的影响,并对处理后的CNT添加到熔融棕榈酸(PA)制得的复合物的热物性进行了研究,考察酸处理CNT对复合物热物性的影响。复合相变材料的相变温度和相变焓都较纯PA有所降低。对不同温度下各复合物的导热系数的研究表明在未发生相转变时随温度升高复合相变材料的导热系数变化不明显,而在相变温度附近相变材料的导热系数有突增现象。无相态转变温度区间,含酸处理碳纳米管的复合相变材料的导热系数较相同条件下纯PA有较大提高。     

气凝胶及其复合绝热材料的导热系数测量

采用瞬态热带法在不同压力和不同温度下对气凝胶、硬硅钙石-气凝胶及陶瓷纤维-气凝胶复合绝热材料的导热系数进行了测量.结果表明,随着测试压力的降低,三种材料的导热系数都显著降低,在大约104 Pa时基本趋于常数;随着温度的升高,三种绝热材料的导热系数几乎与温度的立方成正比;当气凝胶的密度为145 kg/m3时,其导热系数具...     

氧化石墨烯膜各向异性热传输特性研究

氧化石墨烯膜是一类新型的层状材料。本文报道了氧化石墨烯膜的面内和垂直于面方向的热扩散率和热导率,发现垂直于面方向的热导率比面内热导率低一个数量级,展示了明显的各向异性特征。氧化石墨烯膜的导热系数远低于单层石墨烯的导热系数,其原因主要是由于氧化石墨烯膜间的接触热租和氧化石墨烯膜本身导热系数较低造成的。     

相变材料热物理性质的分子动力学模拟

为从微观尺度探寻相变材料的热物性变化机理, 本文采用分子动力学的方法, 构建了由正二十二烷组成的无定形结构的相变材料体系, 采用周期性边界条件以及COMPASS力场对相变材料的比热以及导热系数进行了模拟, 并对纯正二十二烷进行了DSC测试. 结果表明, 模拟所得的相变材料热容与文献实验值的偏差是6.5%, 熔点与DSC实验值的偏差是0.98%. 当温度为288–318 K时, 相变材料的导热系数在0.1–0.4 W·m^-1·K^-1 范围内波动, 且随着压力增大略呈下降趋势. 关键词： 扩散系数 比热 导热系数 分子动力学     

A study on preparation and properties of carbon materials/myristic acid composite phase change thermal energy storage materials

Microscale graphite (Gr) and nanoscale multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) were chosen to modify the organic phase change material (PCM) of myristic acid (MA). The Gr/MA and MWCNTs/MA composite PCMs were prepared by adding the carbon materials at different mass fractions into MA. The experimental results indicated that both Gr and MWCNTs could enhance the thermal conductivity of MA. For the 3?wt% loading, the solid thermal conductivity of MA increased by 37.42% with Gr and 62.26% with MWCNTs. The FT-IR spectra showed that the reactions between carbon materials and MA were physical. The DSC results illustrated that the phase change latent heats of the composite PCMs decreased gradually with the additives increasing. Gr and MWCNTs strengthened the thermal stability of MA. The heat release rates of the composite PCMs accelerated. Three hundred thermal cycles of the chosen composite PCMs revealed that the prepared composite PCMs presented good thermal cycling stability.     

Synthesis and characteristics of form-stable n-octadecane/expanded graphite composite phase change materials

N-octadecane/expanded graphite composite phase-change materials were prepared by absorbing liquid n-octadecane into the expanded graphite. The n-octadecane was used as the phase-change material for thermal energy storage, and the expanded graphite acted as the supporting material. Fourier transformation infrared spectroscopy (FT-IR), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and thermal diffusivity measurement were used to determine the chemical structure, crystalline phase, microstructure and thermal diffusivity of the composite phase-change materials, respectively. The thermal properties and thermal stability were investigated by differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetric analysis (TGA). The DSC results indicated that the composite phase-change materials exhibited the same phase-transition characteristics as the n-octadecane and their latent heat increased with the n-octadecane content in composite phase-change materials. The SEM results showed that the n-octadecane was well absorbed in the porous network of the expanded graphite, and there was no leakage of the n-octadecane from the composites even when it was in the molten state.     

空调蓄冷材料研究现状及其新进展

分析了空调蓄冷材料研究现状及存在的一些问题 ,提出研制一种新型空调复合蓄冷材料 ,通过实验 ,分析该蓄冷材料的融点、融解热等热学性能。并通过实验研究寻找到了一种新型空调蓄冷材料 ,测试结果表明该蓄冷材料具有较高的相变潜热、适宜的相变温度和较好的热稳定性 ,因此可被应用于蓄冷空调系统中。     

Experimental study on the phase change and thermal properties of paraffin/carbon materials based thermal energy storage materials

In order to enhance the thermal energy storage efficiency of phase change materials, in this paper, expanded graphite (EG), multi-layer graphene nanoplatelet (MGN), graphite powder (GP) and multi-walled carbon nanotube (MWCNT) as the effective heat transfer promoters in different mass fraction (0.1, 0.5, 1.0, 1.5 and 2.5 wt.%) were added into the paraffin. The chemical properties, latent heat capacities, thermal conductivities and heat storage performances of paraffin and the composites were investigated. The results showed that the addition of EG, MGN, GP and MWCNT could increase the thermal conductivity of paraffin. At 20 °C, the thermal conductivity of the paraffin was increased by 61.04%, 51.2%, 12.18% and 10.22% with 2.5 wt.% EG, MGN, GP and MWCNT, respectively. In addition, with the same mass fraction, the heat storage and release time of the composite were 56.03% and 54.26%, respectively, shorter than that of paraffin when the additive was EG.     

相变蓄冷材料制备及热性能研究

制备了一种空调用相变蓄冷材料,该蓄冷材料由两种相变材料(辛酸和软脂酸)组成,通过加热搅拌的方法将其制备成均匀的共晶相变蓄冷材料,实验分析了所研制的蓄冷材料的相变点、相变潜热等性能。测试结果表明该相变蓄冷材料具有适宜的相变温度和较高的相变潜热,可用作空调蓄冷材料。     

铝纳米颗粒的热物性及相变行为的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟了纳米金属铝在粒径为0.8-3.2 nm 时的熔点、密度和声子热导率的变化, 研究了粒径为1.6 nm的铝纳米颗粒的密度、比热和声子热导率随温度的变化. 采用原子嵌入势较好地模拟了纳米金属铝的热物性及相变行为, 根据能量-温度曲线和比热容-温度曲线对铝纳米颗粒的相变温度进行了研究, 并利用表面能理论、尺寸效应理论对铝纳米颗粒熔点的变化进行了分析. 随着纳米粒径的不断增大, 铝纳米颗粒的熔点呈递增状态, 当粒径在2.2-3.2 nm时, 熔点的增幅减缓, 但仍处于递增趋势. 随着纳米粒径的增大, 铝纳米颗粒的密度呈单调递减, 热导率则呈线性单调递增, 且热导率的变化情况符合声子理论. 随着温度的升高, 粒径为1.6 nm的铝纳米颗粒的密度、热导率均减小. 该模拟从微观原子角度对纳米材料的热物性进行了研究, 对设计基于铝纳米颗粒的相变材料具有指导意义.     

快速热响应复合材料的储/放热性能分析

以膨胀石墨为无机支撑材料、石蜡为有机相变材料,制备出高导热系数和储热密度的快速热响应复合材料,并构建传热性能测试系统对该复合材料的储/放热性能进行研究分析。研究结果表明,复合材料不仅能在熔融状态下保持形状稳定,而且显著提高了在储/放热过程的传热性能,从而有效地解决了传统相变材料高储热密度和低导热系数之间的矛盾。     

纳米ZnO／石蜡复合相变材料的热物理性质研究

本文通过将纳米氧化锌（ZnO）颗粒加入熔融的石蜡（PW）并进行搅拌和超声制备了一种纳米ZnO／PW复合相变储能材料。为使纳米氧化锌在基体物质中分散均匀,在制备过程中使用了搅拌和超声以制备均匀的复合材料。使用扫描电镜观察其微观结构表明氧化锌在石蜡中分散良好。对所得ZnO／PW复合相变材料的相变温度、相变焓及导热系数等热物...     

带环状翅片管式相变储热器的数值模拟

相变材料的低导热性是相变储热器传热过程的主要障碍。在相变材料侧进行强化,是目前提升相变储热器蓄热速率的主要方法。本文采用有限容积法对带有环状翅片的管式相变储热器的蓄热过程进行了数值模拟,得到了温度场、相界面随时间的变化。在此基础上,本文对翅片导热系数、翅片厚度和翅片间距等影响储热速率的因素进行了计算和分析。为相变储热器的优化设计提供了一定的参考。