金属相变储热材料的量热研究

一、引言 当进行中高温热能储存时,可采用金属作相变储存热能材料。潜热、比热等热物性参数,是评价和筛选金属相变储热材料的主要技术指标之一。优先考虑使用的金属相变储热材料是铝及其合金。然而,即使是纯铝,在文献[1][2][3][4]报道中,其比热和潜热值也有很大的差异。纯铝的固态比热c_p从0.92到1.29kJ/kg.K;潜热△H_f从342到405kJ/kg。用DSC法(Differential Scanning Colorimetery)和差热分析法对某些金属     

棕榈酸/膨胀石墨复合相变材料的制备及性能研究

棕榈酸是有机固液相变材料,本文通过添加膨胀石墨对其性能进行改善并采用扫描电镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、充/放热性能测试对制备出的膨胀石墨质量分数分别为1%,3%,5%,8%的棕榈酸/膨胀石墨复合相变储能材料的结构及热性能进行表征。结果表明,棕榈酸/膨胀石墨复合相变材料保持了膨胀石墨原来疏松多孔的蠕虫状结构,其相变温度与棕榈酸相似,相变潜热与对应质量含量下的棕榈酸相当;随着膨胀石墨添加量的增多,受到黏度和自然对流双重作用的影响,复合相变材料的蓄放热速率先减小后增大,因此适量的膨胀石墨可改善棕榈酸的传热性能。     

相变材料微胶囊流体相变过程对储热蓄热影响

用石蜡混合物(以C_(19)H_(40)为主体,相变温度:25~38℃,比热容极大值出现在31.5℃左右)作芯材,树脂材料作囊壁,与水混合制备成微纳米胶囊流体,将其填充在矩形密闭容器内,在下表面加热,其余各表面绝热条件下,对相变材料相变化过程的储热蓄热特性进行分析。结果表明,相变材料相变化过程提前了自然对流的启动时间,加强了换热强度;在蓄热温度超过35℃之前,相变化的促进作用随温度增加而逐渐增强,超过35℃以后,相变化的促进作用开始减弱.     

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。     

不同复合相变材料用于电子器件控温性能的研究

本文实验研究了两种相变温度分别为59℃和85℃的有机物/膨胀石墨复合相变材料对模拟芯片的控温性能。在模拟芯片的发热功率分别为15 W、20 W和25 W条件下,测试了不同环境温度下两种复合相变材料对芯片的控温效果。结果表明,复合相变材料可以使模拟电子芯片的控制在100℃以下的时间延长38%~110%,在环境温度高达70℃的条件下也能达到控温需求。     

纳米组装相变储热材料的热设计前沿

本文简单回顾了固液相变储热材料发展历程,重点针对纳米多孔定形相变材料,从材料层面的研发设计,到热物理层面的微观限域空间负载、结晶、导热机理,乃至围绕异相/异质匹配提出的显著提升相变蓄传热性能的强化手段进行了总结.同时,指出了目前受制于单一尺度孔径无法兼顾储释热的密度和速率的现状,并探讨在此基础上借助新型多级尺度孔径的骨架材料以突破瓶颈的可能.最后,系统梳理了与之伴随的一系列亟待解决的科学问题、机遇和挑战.     

高温相变材料对红外诱饵剂性能的影响

研究了相变材料对常规红外诱饵药剂燃烧性能及红外辐射特性的影响。选择的八种高温相变材料中有三种材料在3～5 μm或8～14 μm波段内能不降低红外诱饵的红外辐射特性,而延长了红外诱饵的持续燃烧时间,降低了药柱的燃速,从而延长红外诱饵有效干扰时间。结果表明高温相变材料可作为一种有效的功能添加剂加入红外诱饵。     

改良六水氯化钙相变材料的制备及性能

选取CaCl_2·6H_2O相变材料为研究对象,通过实验对相变材料的制备过程进行了优化改进,得到CaCl_2·6H_2O相变材料质量配比为43.39%H_2O+45.76%Ca Cl2+8.15%Sr Cl2·6H_2O+2.7%CMC,材料蓄放热稳定,无过冷度,无明显相分离现象,测得相变温度为28.6℃,相变潜热为169.5k J/kg。最优例材料经过100次循环稳定性测试后,相变温度降低了0.8℃,出现1.4℃的过冷度,但仍表现出良好的热稳定性。实验发现纳米粒子的添加对材料的导热性能有显著的提高,且当4种纳米粒子的质量百分数均为0.2%时,复合材料的导热系数大小依次为MWCNTCuAl_2O_3TiO_2,其中添加MWCNT的导热系数达到0.7480W/(m·K),比原材料导热系数提高了31.5%。     

膨胀石墨基十二烷复合相变蓄冷材料的性能研究

本文以十二烷为相变材料,利用膨胀石墨多孔吸附特性制备出十二烷/膨胀石墨复合相变蓄冷材料。通过扫描电镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)和热常数分析仪(HotDisk)对复合相变材料的结构及热性能进行了表征。实验结果表明,十二烷被膨胀石墨均匀吸附,吸附后膨胀石墨保持了原来的疏松多孔的蠕虫状形态。复合相变材料的相变焓值随着添加的膨胀石墨质量分数增加而降低,导热系数随着添加的膨胀石墨质量分数增加而增加。相变材料质量分数为80%,复合相变材料熔化焓和凝固焓分别为132.8 J/g和132.5 J/g,表观密度为700 kg/m~3时,导热系数为2.64 W/(m·K)。复合相变材料具有良好的热循环稳定性能。     

Ag-ZnO纳米复合热电材料的制备及其性能研究

ZnO是一类具有潜力的热电材料, 但其较大声子热导率影响了热电性能的进一步提高. 纳米复合是降低热导率的有效途径. 本文以醋酸盐为前驱体, 溶胶-凝胶法制备了Ag-ZnO纳米复合热电材料. 扫描电镜照片显示ZnO颗粒呈现多孔结构, Ag纳米颗粒分布于ZnO的晶粒之间. Ag-ZnO纳米复合材料的电导率比未复合ZnO材料高出100倍以上, 而热导率是未复合ZnO材料的1/2. 同时, 随着Ag添加量的增加, 赛贝克系数的绝对值逐渐减小. 综合以上原因, 添加7.5%mol Ag的Ag-ZnO纳米复合材料在700 K时的热电优值达到0.062, 是未复合ZnO材料的约25倍. 在ZnO基体中添加导电金属颗粒有利于产生导电逾渗通道, 提高材料体系的电导率, 但同时导致赛贝克系数的绝对值减小. 总热导率的差异来源于声子热导率的差异. 位于ZnO晶界的纳米Ag颗粒, 有利于降低声子热导率. 关键词： 热电材料 ZnO 纳米复合 热导率     

相变与空气复合的电池冷却系统散热性能研究

建立了相变材料与空气冷却的复合冷却系统,通过Fluent软件仿真模拟,研究其在不同的环境温度、不同的风速时电池的温升特性,并且与空气冷却、相变冷却方式对比.结果 表明:当环境温度升高时,复合冷却系统中电池温度波动不大,温升幅度仅为环境温升的13％;当电池产热功率上升时,复合冷却系统通过增加风速,将温度控制在安全范围中.     

复合低温相变蓄冷材料的实验研究

提出自行研制的一种复合低温相变蓄冷材料,通过实验分析了该蓄冷材料的融点、相变潜热和凝固融化过程曲线.该材料由有机物和无机物混合而成,用示差扫描量热仪(DSC)来测定该蓄冷材料的融点、相变潜热;用低温冰箱测试凝固融化过程材料的均匀稳定性.实验结果表明,该材料具有良好的性能,适用于医药、食品、冰箱及冷库等蓄冷装置中.     

热管式相变储热装置的工况切换与效率研究

提出一种热管式的相变储热装置,采用集总参数法,深入考虑热管内部的汽-液耦合特征、储放热工况切换过程中的流动与传热特征,在Simulink环境中搭建了热管式相变储热装置的动态模型。定义了装置的无量纲温差,研究了其对装置储-放热工况切换速率的影响;揭示了影响装置的储热效率、放热效率的关键因素及规律。结果表明,工况切换时的无量纲温差越大,装置的响应速率越慢;在热管工作极限之内,合理地分配各管段的热阻,可以有效地提高装置的储热效率和放热效率。     

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%.     

方解石高温相变实验研究

作为常见碳酸盐矿物,方解石形成于多种地质环境,在地球上广泛分布,在地球深部随着温度压力的改变可转变为不同的相态,其在不同的温压条件下的物理化学性质对于研究地球深部碳循环可具有一定的指示意义。由于方解石在1 164 K附近发生分解,目前关于方解石在高温下的相变研究还相对较少,尤其是CaCO₃-Ⅰ到CaCO₃-Ⅳ的相变,需要更多的实验数据加以佐证。在通CO₂气氛条件下,采用高温Raman(298～1 323 K)和高温XRD(298～1 223 K)实验技术对方解石在不同温度条件下的行为进行了研究。高温Raman实验发现：随着温度的升高,拉曼峰逐渐向低频率方向移动,峰的半高宽随之增加,峰强基本呈现逐渐降低的趋势;随着温度的升高,276 cm^-1峰向低频方向移动,当温度升高至973 K时,该峰频率出现反常行为,移向高频265 cm^-1,在1 023～1 223 K范围内频率基本保持在265 cm^-1不变,温度升高至1 248 K时,再次移向高频266 cm     

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。     

石墨烯气凝胶复合相变材料的热物性研究

相变材料利用其相变潜热能力可吸收储存和释放利用热量,同时在相变过程中其温度浮动小,能够实现温度控制从而用于热管理.但是其低热导率和易泄露问题严重制约了其性能.石墨烯气凝胶因其丰富的多孔结构而具有较大的比表面积,可吸附相变材料解决其泄露问题,同时石墨烯的高导热系数可提高相变材料的热导率.这里选取正十八烷为相变材料,制备了不同质量分数的石墨烯气凝胶复合相变材料.测得石墨烯气凝胶含量为13.99 wt%的样品,其导热系数比纯正十八烷高出306.2%,熔化潜热和凝固潜热分别下降了13.8%和10.8%.分子动力学模拟结果表明,石墨烯气凝胶的引入会在一定程度上增强正十八烷分子的有序性和一致性,即在同一温度下复合相变材料中的正十八烷分子比纯正十八烷分子拥有更集中分布的末端距和扭转角,径向分布函数和自扩散系数都相对较低,说明石墨烯材料的引入可以提升正十八烷的导热系数.     

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.     

相变材料与超表面复合结构太赫兹移相器

利用相变材料嵌入超表面组成复合结构实现太赫兹移相器,该器件自上而下依次为二氧化钒嵌入金属层、液晶、二氧化钒嵌入金属层、二氧化硅层.通过二氧化钒的相变特性和液晶的双折率特性同时作用实现对器件相位调控.随着外加温度变化二氧化钒电导率发生改变,器件的相位随之产生移动,同样的对液晶层施加不同的电压导致液晶折射率发生变化,器件相...