本文選題：復(fù)合相變材料　切入點(diǎn)：相變微膠囊懸浮液　出處：《石家莊鐵道大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：隨著微/納科技和高分子技術(shù)的高速發(fā)展,微膠囊法制備的復(fù)合相變材料成為國內(nèi)外能源利用和材料科學(xué)方面的研究熱點(diǎn)。添加相變微膠囊復(fù)合工質(zhì)采用介質(zhì)材料實現(xiàn)對相變材料傳熱的強(qiáng)化,從而形成極具使用價值和發(fā)展前景的復(fù)合相變材料。然而由于其空間結(jié)構(gòu)和傳熱過程的復(fù)雜性,對其傳熱性能科學(xué)、有效的表征方法還未建立,這也成為制約該類材料研發(fā)的瓶頸問題之一。論文采用理論分析與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,研究添加相變微膠囊復(fù)合工質(zhì)傳熱性能的科學(xué)表征方法及傳熱特點(diǎn)。從相變微膠囊懸浮溶液的空間結(jié)構(gòu)特點(diǎn)出發(fā),建立能夠反映介質(zhì)材料與相變材料間換熱的雙溫度模型,其主要特點(diǎn)為:(1)忽略介質(zhì)流體與相變微膠囊間的相對運(yùn)動;(2)假設(shè)熱量僅在介質(zhì)材料體系中傳遞,忽略相變材料體系中的熱擴(kuò)散;(3)將介質(zhì)材料與相變材料間的換熱簡化為同一時空點(diǎn)介質(zhì)材料體系與相變材料體系溫度差的線性函數(shù)。該模型在速度為零時即可適用于添加相變微膠囊的定型復(fù)合相變材料,進(jìn)而成為添加相變微膠囊復(fù)合工質(zhì)的通用傳熱模型。分析了該模型中傳熱特性參數(shù)的物理意義,并將該模型與等效比熱模型、雙流體模型等進(jìn)行對比分析。以相變儲能石膏板的傳熱過程為例,利用有限差分法對所建模型能量方程的一維非穩(wěn)態(tài)形式進(jìn)行了數(shù)值求解。根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果,分析了第一類邊界條件作用下,介質(zhì)材料體系與相變材料體系間溫度差的空間及時間分布規(guī)律;分析了第三類周期性環(huán)境溫度邊界條件作用下,相變儲能石膏板中介質(zhì)材料體系與相變材料體系間單位熱阻、相變微膠囊體積濃度等傳熱特性參數(shù)對溫度波衰減和滯后的影響規(guī)律。以相變微膠囊懸浮液在圓管內(nèi)層流流動時的對流換熱為例,數(shù)值分析了介質(zhì)材料體系與相變材料體系間單位熱阻、相變微膠囊體積濃度等傳熱特性參數(shù)對對流換熱系數(shù)、熱流密度等參數(shù)的影響規(guī)律。論文所建模型不僅適用于添加相變微膠囊復(fù)合工質(zhì),也適用于多孔介質(zhì)基復(fù)合相變材料。論文工作對這類具有骨架結(jié)構(gòu)復(fù)合相變材料傳熱性能的定量評價、熱物性測量技術(shù)及大規(guī)模應(yīng)用具有十分重要的意義。
[Abstract]:With the rapid development of micro / nanotechnology and polymer technology, microencapsulated composite phase change materials (PCMs) have become a hot spot in energy utilization and material science research at home and abroad.The heat transfer of phase change material can be enhanced by adding phase change microcapsule compound working fluid, and thus the composite phase change material with great application value and development prospect can be formed.However, due to the complexity of its space structure and heat transfer process, the science of heat transfer performance and effective characterization methods have not been established, which has become one of the bottleneck problems that restrict the research and development of this kind of materials.By combining theoretical analysis with numerical simulation, this paper studies the scientific characterization method and heat transfer characteristics of the heat transfer performance of the composite working fluid with phase change microcapsules.Based on the spatial structure characteristics of phase change microcapsule suspension solution, a double temperature model is established to reflect the heat transfer between dielectric material and phase change material.Its main feature is that (1) neglects the relative motion between the dielectric fluid and the phase change microcapsule.) it assumes that the heat is transferred only in the medium material system.The heat transfer between the dielectric material and the phase change material is simplified as a linear function of the temperature difference between the dielectric material system and the phase change material system at the same time and space.The model can be applied to the composite phase change materials with phase change microcapsules at 00:00, and then become a general heat transfer model for adding phase change microcapsules.The physical meaning of the heat transfer characteristic parameters in the model is analyzed, and the model is compared with the equivalent specific heat model and the two-fluid model.Taking the heat transfer process of phase change energy storage gypsum board as an example, the one-dimensional unsteady state of the energy equation of the model was solved numerically by the finite difference method.Based on the numerical simulation results, the spatial and temporal distribution of the temperature difference between the dielectric material system and the phase change material system is analyzed under the first kind of boundary condition, and the third kind of periodic ambient temperature boundary condition is analyzed.The effect of heat transfer parameters such as unit thermal resistance between dielectric system and phase change material system and volume concentration of phase change microcapsule on the attenuation and hysteresis of temperature wave in phase change energy storage plasterboard.Taking the convection heat transfer of phase change microcapsule suspensions in laminar flow in a circular tube as an example, the heat transfer coefficient of heat transfer coefficient such as unit thermal resistance and volume concentration of phase change microcapsules between dielectric material system and phase change material system is numerically analyzed.The effect of heat flux and other parameters.The model is not only suitable for adding phase change microcapsules, but also suitable for porous media based composite phase change materials.The work of this paper is of great significance to the quantitative evaluation of heat transfer performance of this kind of composite phase change materials with skeleton structure, the measurement technology of thermal physical properties and the large-scale application.
【學(xué)位授予單位】：石家莊鐵道大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB34

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本文編號：1718024