【摘要】：隨著生活水平的提高,人們對(duì)室內(nèi)熱舒適(22-28℃)的環(huán)境需求增加。將具有高蓄熱能力的相變材料(PCM)集成到建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中,通過(guò)吸收和釋放多余的熱量來(lái)改善室內(nèi)的熱舒適環(huán)境是一種有效的建筑節(jié)能技術(shù)方案。本論文以價(jià)格低廉的無(wú)機(jī)水合鹽十水硫酸鈉(Na_2SO_4·10H_2O)和十二水磷酸氫二鈉(Na_2HPO_4·12H_2O)為主要原料,以親水性氣相二氧化硅(SiO_2)、高分子吸水性樹脂(SAP)作為定形組分,開展了Na_2SO_4·10H_2O-Na_2HPO_4·12H_2O室溫共晶鹽相變材料及其定形復(fù)合相變材料(FSCPCMs)的制備及熱性能研究。首先,通過(guò)調(diào)節(jié)Na_2SO_4·10H_2O和Na_2HPO_4·12H_2O的配比(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同),分析混合鹽的熱性能,獲得了Na_2SO_4·10H_2O-Na_2HPO_4·12H_2O室溫共晶鹽;探討了成核劑和助成核劑對(duì)共晶鹽過(guò)冷度的影響;并對(duì)所獲得的共晶鹽相變材料的晶體結(jié)構(gòu)及熱穩(wěn)定性進(jìn)行分析。結(jié)果顯示,20%Na_2SO_4·10H_2O與80%Na_2HPO_4·12H_2O形成穩(wěn)定的室溫共晶鹽。添加2.5%硅酸鈉(Na_2SiO_3·9H_2O)作為成核劑、2.0%蔗糖作為助成核劑,可將共晶鹽的過(guò)冷度降至0.26℃,最終獲得的共晶鹽相變材料相變溫度為25.86℃,熔化焓為210.0 J/g,具有較好的熱穩(wěn)定性。其次,以多孔氣相二氧化硅為載體,利用其毛細(xì)管吸附作用,采用熔融-浸漬法制備了Na_2SO_4·10H_2O-Na_2HPO_4·12H_2O/SiO_2定形復(fù)合相變材料。探討了不同二氧化硅含量下復(fù)合相變材料的熱特性、過(guò)冷度及定形性能;對(duì)定形復(fù)合相變材料的形態(tài)、組成及晶態(tài)進(jìn)行了表征;并測(cè)試了其導(dǎo)熱系數(shù)、耐熱性能及循環(huán)穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,添加30%的二氧化硅能獲得穩(wěn)定的定形復(fù)合相變材料,其相變溫度為25.16℃,熔化焓為142.9J/g,過(guò)冷度為0.24℃,導(dǎo)熱系數(shù)小,熱可靠性好。最后,以高分子吸水性樹脂為載體,利用其對(duì)水合鹽的吸收作用,制備了Na_2SO_4·10H_2O-Na_2HPO_4·12H_2O/SAP定形復(fù)合相變材料。探討了高分子吸水性樹脂添加量對(duì)復(fù)合相變材料熱性能、過(guò)冷度及定形性能的影響;表征其結(jié)晶性能及組成;測(cè)試其熱穩(wěn)定性及循環(huán)可靠性。結(jié)果顯示,添加12%的高分子吸水性樹脂能獲得穩(wěn)定的定形復(fù)合相變材料,其相變溫度為25.03℃,熔化焓高達(dá)179.2 J/g,過(guò)冷度為0.22℃,導(dǎo)熱系數(shù)低,并展示出優(yōu)異的熱可靠性。綜上所述,所研制的兩種新型定形復(fù)合相變材料具低導(dǎo)熱和高蓄熱雙重功能,在室內(nèi)熱舒適及建筑節(jié)能中有廣闊的應(yīng)用前景。
【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)】：TU551;TB34
【圖文】：

242242圖 2-1 展示了含 0-100%Na2SO4·10H2O 的 Na2SO4·10H2O-Na2HPO4·12H2O 熔融混合鹽照片，從圖 2-1 中可以明顯看出，純 Na2HPO4·12H2O 和較低含量 Na2SO4·10H2O 的混合鹽不存在相分離現(xiàn)象，而純 Na2SO4·10H2O 和較高含量 Na2SO4·10H2O 的混合鹽存在明顯的相分離現(xiàn)象；當(dāng)混合鹽中 Na2SO4·10H2O 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 30%及以下時(shí)，溶液呈澄清透明狀，即水合鹽完全溶解，消除了 Na2SO4·10H2O 的相分離現(xiàn)象；當(dāng) Na2SO4·10H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò) 30%時(shí)，水合鹽不能完全溶解，存在明顯的相分離現(xiàn)象。Na2SO4和Na2HPO4的相對(duì)分子質(zhì)量相等為 142，而 Na2HPO4·12H2O 中結(jié)晶水的含量比Na2SO4·10H2O 的結(jié)晶水含量多，因此，純 Na2HPO4·12H2O 溶液和低含量 Na2SO4·10H2O的混合鹽中，由于含有大量的水，溶液處于不飽和的狀態(tài)，沒(méi)有相分離現(xiàn)象，隨著Na2SO4·10H2O 含量的增加，水分的相對(duì)含量降低，溶液逐漸接近飽和，再繼續(xù)增加Na2SO4·10H2O，溶液呈現(xiàn)過(guò)飽和狀態(tài)，從而出現(xiàn)相分離現(xiàn)象。

-2 含 0-30%Na2SO4·10H2O 的 Na2SO4·10H2O-Na2HPO4·12H2O 混合鹽的 DSC-2 DSC curves of Na2SO4·10H2O-Na2HPO4·12H2O mixtures with 0-30%Na2SO4-3 含 0-30%Na2SO4·10H2O 的 Na2SO4·10H2O-Na2HPO4·12H2O 混合鹽的 DSC 2-3 DSC data of Na2SO4·10H2O-Na2HPO4·12H2O mixtures with 0-30%Na2SO4O4·10H2O (%) Tm(℃) Tp(℃) ΔHm0 36.53 42.12 195 34.94 39.97 2310 32.75 36.83 2315 31.12 36.81 2220 26.95 35.21 2225 29.85 35.42 2230 29.27 34.74 212SO4·10H2O 的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 5%為間隔，再配置了 Na2SO4·10H2O 含量

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文Na2SO4·10H2O 的加入使得體系相變溫度和熔化峰溫都有一定程度的降低，而熔化焓反而有些增加。隨著 Na2SO4·10H2O 含量的增加，相變溫度先減小后增加。含 5-30%Na2SO4·10H2O 的混合鹽相變溫度為 26.95-34.94 ℃，熔化焓為 215.2-236.3 J/g。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2787434