【摘要】：面對如今嚴峻的能源問題和環(huán)境問題,將吸附式制冷技術作為蒸汽壓縮制冷技術的補充和替代是一個良好的解決方案。近年來,國內外學者對吸附式制冷做了大量研究工作,為吸附式制冷的工程應用奠定了基礎。關于吸附床強化傳熱傳質也有大量的研究成果,但是目前為止,對于降低吸附床和吸附劑之間較大的接觸熱阻,從而進一步提高吸附床的換熱能力還沒有有效、易行的解決辦法。本文研制了一種耐溫高導熱復合材料,可應用于吸附劑與吸附床之間,用來降低吸附劑與吸附床之間的接觸熱阻。具體內容如下：首先為評價導熱復合材料的導熱性能,搭建了基于穩(wěn)態(tài)法的導熱系數(shù)測試實驗臺。本文詳細介紹了該實驗臺的工作原理,結構組成,測試步驟,并結合文獻,采用304L不銹鋼樣品對測試實驗臺的精度進行了標定。結果顯示實驗臺的最大誤差為7.1%。之后從測試原理,計算模型和加工過程等方面分析了產生此誤差的原因。然后以環(huán)氧樹脂E-44為基體,二氨基二苯基甲烷(DDM)為固化劑,微米級A1203為導熱填料制備了耐溫高導熱復合材料。隨著導熱填料用量的增大,復合材料的導熱性能也隨之增大。但是升高過程不是線性的,而是在導熱網鏈形成之前處于緩慢上升狀態(tài),一旦導熱網鏈形成導熱性能迅速提高。關于填料粒徑,本文選用了101μm和35μm的Al2O3粒子進行研究。實驗結果表明,采用10μm粒子作導熱填料的復合材料導熱系數(shù)較高。采用Agari方程對實驗結果進行擬合,從理論上解釋了該現(xiàn)象產生的原因。將兩種粒徑粒子按不同比例混合可以獲得比單獨一種粒子都要高的導熱能力,而且以1：1的比例混合兩種粒子,獲得的復合材料導熱能力最好。為了改善填料與基體間的界面性能,將填料粒子用硅烷偶聯(lián)劑KH-560處理。測試了經不同濃度偶聯(lián)劑處理后的復合材料導熱性能,當偶聯(lián)劑KH-560的濃度為8%時,復合材料導熱性能最好。由于經過偶聯(lián)劑處理的填料粒子加入基體中之后,體系的粘度變大。為了降低體系粘度,提高填料粒子的分散性能,向體系中加入了一定濃度的稀釋劑。加入稀釋劑后可有效提高復合材料的導熱能力,但是并不是越多越好,質量分數(shù)為40%時效果最好。由于影響復合材料導熱性能的因素眾多,為了找到合適的配比方案,同時研究各因素間的相互影響,本文制訂了5因素5水平的正交實驗表,對上述因素進行正交實驗綜合分析,并得出最佳實驗配比方案。以此實驗配比方案為基礎,配制耐溫高導熱復合材料將其涂抹在模擬的吸附床和吸附劑之間,利用最小二乘法計算出涂抹復合材料后吸附床和吸附劑之間接觸熱阻的大小,并和文獻中的接觸熱阻進行比較。結果顯示使用本材料后,接觸熱阻至少可以降低52.6%。
[Abstract]:In the face of severe energy and environmental problems, it is a good solution to take adsorption refrigeration technology as the supplement and substitute of steam compression refrigeration technology. In recent years, scholars at home and abroad have done a lot of research on adsorption refrigeration, which lays a foundation for the engineering application of adsorption refrigeration. There have also been a lot of research results on enhanced heat and mass transfer in adsorption bed, but so far, it is not effective to reduce the contact thermal resistance between adsorption bed and adsorbent and further improve the heat transfer capacity of adsorption bed. An easy solution. In this paper, a high temperature and high thermal conductivity composite material has been developed, which can be used between adsorbent and adsorption bed to reduce the contact thermal resistance between adsorbent and adsorption bed. The main contents are as follows: firstly, in order to evaluate the thermal conductivity of the composites, a thermal conductivity test bench based on steady state method was set up. In this paper, the working principle, structure composition and test steps of the test bench are introduced in detail, and the precision of the test bench is calibrated by using 304L stainless steel sample. The results show that the maximum error is 7.1. Then, the causes of this error are analyzed from the aspects of test principle, calculation model and machining process. Then the high thermal conductivity composites were prepared with epoxy resin E-44 as matrix, diaminodiphenyl methane (DDM) as curing agent and micrometer A1203 as thermal conductive filler. The thermal conductivity of the composites increases with the increase of the filler content. However, the rising process is not linear, but is in a slowly rising state before the formation of the heat conduction network chain, and once the heat conduction network chain is formed, the thermal conductivity is improved rapidly. Regarding the particle size of filler, the Al2O3 particles of 101 渭 m and 35 渭 m were selected to study. The experimental results show that the thermal conductivity of composites with 10 渭 m particles as thermal conductive filler is higher. The experimental results were fitted by Agari equation, and the reason of the phenomenon was explained theoretically. The thermal conductivity of the composite is better than that of the single particle by mixing the two particles in different proportions, and when the two particles are mixed at 1:1, the thermal conductivity of the composite is the best. In order to improve the interfacial properties between filler and matrix, filler particles were treated with silane coupling agent KH-560. The thermal conductivity of the composite treated with different concentration of coupling agent was tested. When the concentration of coupling agent KH-560 was 8%, the thermal conductivity of the composite was the best. The viscosity of the system increases when the filler particles treated by coupling agent are added to the matrix. In order to reduce the viscosity of the system and improve the dispersion of filler particles, a certain concentration of diluent was added to the system. The addition of diluent can effectively improve the thermal conductivity of the composites, but not the more the better, the best effect is when the mass fraction is 40. Because there are many factors that affect the thermal conductivity of composite materials, in order to find out the appropriate proportion scheme and study the interaction among the factors, the orthogonal experiment table of 5 factors and 5 levels is developed. The above factors were analyzed comprehensively by orthogonal experiment, and the optimum experimental formula was obtained. On the basis of the experimental scheme, the thermal resistance between the adsorption bed and the adsorbent was calculated by least square method, and the thermal resistance between the adsorbent and the adsorption bed was calculated by using the least square method, and the thermal resistance between the adsorbent and the adsorbent was calculated by using the least square method. And compared with the contact thermal resistance in the literature. The results show that the contact thermal resistance can be reduced by 52.6%.
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB332

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本文編號：2207341