【摘要】：我國(guó)處于城建高峰期,每年與建筑相關(guān)的能源消耗量約占到社會(huì)總能耗的40%。在提高能源利用率和節(jié)能減排的綜合要求下,使用先進(jìn)的能源技術(shù)合理降低建筑能耗已成為科研工作者的研究重點(diǎn)。將室溫(15-25℃)相變材料(PCMs)結(jié)合建材應(yīng)用于室內(nèi),可降低暖通設(shè)備的能量消耗,并增加室內(nèi)熱惰性,提高室內(nèi)舒適度。本文以建筑節(jié)能為背景,以無(wú)機(jī)水合鹽為研究對(duì)象,開展新型室溫相變材料的合成及性能研究。(1)以三元硝酸鹽(LiNO_3·3H_2O-KNO_3-NaNO_3)為研究對(duì)象,研究不同配比下三元硝酸鹽的熱物性;探討成核劑對(duì)三元硝酸鹽PCM過(guò)冷度的影響;在此基礎(chǔ)上,以膨脹石墨(EG)為載體開展三元硝酸鹽定形復(fù)合相變材料(CPCM)研究。為改善EG的親水性及其與三元硝酸鹽的相容性,以溶膠-凝膠制備的二氧化硅為改性劑,對(duì)EG改性以獲得改性膨脹石墨(MEG);探討了EG改性前后的孔結(jié)構(gòu)、形態(tài)、組成以及對(duì)三元硝酸鹽吸附速率和吸附量;對(duì)獲得的CPCM的定形性能以及熱物性進(jìn)行分析。結(jié)果顯示:在LiNO_3·3H_2O-KNO_3-NaNO_3優(yōu)化配比下(78.7-20.4-0.9%,質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同),獲得的三元硝酸鹽顯示出適宜的相變溫度(22.98℃)和高相變焓(218.8 J/g);加入2%的Ni(NO_3)_2·6H_2O作成核劑可將三元硝酸鹽過(guò)冷度降至3.96℃;MEG中含15%二氧化硅時(shí),MEG對(duì)水和三元硝酸鹽體系具有最好的親和性;當(dāng)添加20%MEG時(shí),能獲得性能優(yōu)異的定形CPCM,其相變溫度和焓值分別為21.66℃和158.7 J/g,過(guò)冷度僅1.56℃,熱導(dǎo)率高達(dá)4.565 W/m·K;在200次冷熱循環(huán)后熱物性波動(dòng)小,可應(yīng)用于相變蓄熱器中。(2)選用六水氯化鈣(CaCl_2?6H_2O),以不同型號(hào)的親水性氣相二氧化硅(SiO_2)為載體,制備CaCl_2?6H_2O/SiO_2定形CPCMs;在此基礎(chǔ)上,采用尿素(CO(NH_2)_2)為溫度調(diào)節(jié)劑,獲得室溫CaCl_2?6H_2O-CO(NH_2)_2/SiO_2定形復(fù)合相變材料;探討SiO_2型號(hào)及質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)定形效果的影響;探討了尿素添加量對(duì)調(diào)溫性能的影響;對(duì)復(fù)合后的熱物性、復(fù)合物組成及形貌進(jìn)行分析。結(jié)果顯示:添加20%HL150或22%A380到CaCl_2?6H_2O均能獲得較好的定形效果和熱性能;加入1%的尿素可以將復(fù)合物的相變溫度調(diào)節(jié)到室溫附近;最終分別用HL150和A380復(fù)合得到的兩種室溫CPCM的相變溫度、相變焓和過(guò)冷度分別為21.03℃,114.3 J/g及1.34℃和20.69℃、104.8 J/g及0.259℃;200次冷熱循環(huán)后的熱物性測(cè)試結(jié)果表明兩種材料的熱物性良好,可應(yīng)用于室內(nèi)保溫。
【圖文】：

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文15 ℃，主要應(yīng)用在空調(diào)制冷或者食品行業(yè)；中溫 PCMs - 相要用于醫(yī)藥、紡織和建筑節(jié)能等領(lǐng)域；高溫 PCMs，，相變溫度一般余熱回收以及航空領(lǐng)域[10]。按照相態(tài)轉(zhuǎn)化方式分類，可以主要和固-固四種相變過(guò)程，如圖 1-1 所示。固-氣和液-氣方式在限制了其應(yīng)用，而液-固和固-固這兩種相變方式因?yàn)槠漭^小的 %以內(nèi)）被廣泛應(yīng)用。固-固相變材料具有無(wú)過(guò)冷、非腐蝕性但相變溫度一般較高，相變焓值較低，材料成本高，因此只固-液類相變材料來(lái)源廣泛，價(jià)格便宜，有大范圍的相變溫度-液相變材料往往更受到研究者重視。經(jīng)過(guò) 40 多年的研究工材料種類有水合鹽、固體石蠟、脂肪酸、有機(jī)和非有機(jī)化合 1-1 列舉了一些常見(jiàn)的固-液類相變材料以及其熱物性參數(shù)。

圖 2-1 步冷實(shí)驗(yàn)裝置原理圖Fig. 2-1 Schematic diagram of stepcooling experiment set-up（3）導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)定采用了瞬態(tài)平面熱源法。本實(shí)驗(yàn)使用了瑞典 Hot Disk 公司的 T2500 導(dǎo)熱系數(shù)儀。實(shí)驗(yàn)的裝置圖和樣品處理如圖 2-2 所示。在進(jìn)行測(cè)試前，使用定制圓柱形模具（Φ4×1 cm），在 80 kg/cm2的壓力下將指定量的樣品壓成同尺寸的圓柱塊隨后將對(duì)應(yīng)型號(hào)探頭夾在兩塊完全一樣的圓柱塊樣品之中，通過(guò)儀器收集并計(jì)算出導(dǎo)系數(shù)。測(cè)量的誤差范圍為±3 %。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TU599

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2650820