本文關鍵詞：導熱增強型復合相變材料的影響因素及傳熱機理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：石蠟/聚合物型復合相變材料具有控溫精準,儲熱量大、工作穩(wěn)定等優(yōu)點,但是該復合相變材料的導熱率偏低,從而導致在相變過程中相變熱的利用率普遍不高,因此如何通過導熱機理研究和導熱網絡體系設計來提高其適用性,是新型復合相變材料能力提升的關鍵問題。本論文從考察復合相變材料載體結構對復合相變材料導熱性能影響的角度出發(fā)設計制備了分級多孔碳氣凝膠塊、石墨化分級多孔碳氣凝膠塊、石墨化碳氣凝膠微球三種碳氣凝膠載體,通過常壓熔滲的方法與石蠟結合,制備成復合相變材料。通過TG-DSC、SEM、XRD、N2吸附-脫附檢測等方法對分級多孔碳氣凝膠塊、石墨化分級多孔碳氣凝膠塊、石墨化碳氣凝膠微球進行研究,掌握它們的制備方法,了解其基本性能。通過SEM、TG-DSC和Hot-disk等方法對石蠟/碳氣凝膠復合相變材料進行分析,結果顯示,碳氣凝膠可以作為良好的載體材料,石蠟均勻吸附在三種碳氣凝膠的骨架結構中;由于載體結構的不同,塊體結構的孔隙特征導致CPCM-1和CPCM-2熔融溫度升高,相變溫度向高溫段移動3℃,球形結構導致CPCM-3相變溫度范圍變窄;且隨著石蠟含量的增加,復合相變材料相變焓值增高;石墨化碳氣凝膠骨架結構可顯著提高復合相變材料的導熱系數(shù)。本文使用近似分析法對CPCM-1和CPCM-2傳熱機理進行分析,將石蠟在碳氣凝膠塊體中的對流等效為內熱源,通過有內熱源的穩(wěn)態(tài)導熱和石蠟固-液相變瞬時傳熱的比較,對復合相變材料的傳熱機理進行分析。結果表明,影響復合相變材料傳熱速率的因素有:碳氣凝膠骨架導熱系數(shù)k、孔徑長度、相變起始溫度和相變界面位置等。根據(jù)H-C模型理論對CPCM-3傳熱機理進行分析,結果表明,復合相變材料中石墨化碳氣凝膠微球的含量越高,復合相變材料的熱導率越高;在石墨化碳氣凝膠微球體積分數(shù)相同的條件下,石墨化碳氣凝膠微球導熱系數(shù)越高,復合相變材料的導熱系數(shù)越高。
【關鍵詞】：石墨化炭氣凝膠 分級多孔結構 復合相變材料 近似分析法 導熱增強
【學位授予單位】：河南工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB34
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 研究背景10
• 1.2 相變材料10-13
• 1.2.1 相變材料的選擇10-11
• 1.2.2 相變材料的種類和特點11-12
• 1.2.3 應用12-13
• 1.2.4 相變材料的研究熱點和方向13
• 1.3 復合相變材料導熱能力增強的方法13-16
• 1.3.1 采用翅片結構13-14
• 1.3.2 添加金屬材料14
• 1.3.3 微膠囊封裝14-15
• 1.3.4 添加碳材料15-16
• 1.3.5 小結16
• 1.4 復合相變材料的傳熱機理分析16-17
• 1.5 課題主要研究內容和意義17-18
• 第2章 分級多孔炭氣凝膠塊體的制備18-28
• 2.1 前言18-19
• 2.2 實驗部分19-22
• 2.2.1 實驗原料19-20
• 2.2.2 實驗儀器及設備20
• 2.2.3 分級多孔炭氣凝膠塊體的制備20-22
• 2.3 樣品的表征與測試22-23
• 2.3.1 分級多孔碳氣凝膠塊的差熱熱重分析22-23
• 2.3.2 分級多孔碳氣凝膠塊體的SEM電鏡分析23
• 2.3.3 分級多孔碳氣凝膠塊體的X射線衍射分析23
• 2.3.4 分級多孔碳氣凝膠塊體的N_2吸附-脫附檢測23
• 2.4 結果與討論23-27
• 2.4.1 分級多孔炭氣凝膠前驅體碳化程序制定23-24
• 2.4.2 分級多孔碳氣凝膠塊體的XRD分析24
• 2.4.3 分級多孔炭氣凝膠的微觀結構分析24-25
• 2.4.4 分級多孔碳氣凝膠塊的氮氣吸脫附表征25-27
• 2.5 本章小結27-28
• 第3章 石墨化分級多孔炭氣凝膠塊體的制備28-36
• 3.1 前言28
• 3.2 實驗部分28-31
• 3.2.1 實驗原料28-29
• 3.2.2 實驗儀器及設備29-30
• 3.2.3 石墨化分級多孔炭氣凝膠塊體的制備30-31
• 3.3 結果與討論31-35
• 3.3.1 石墨化分級多孔碳氣凝膠塊體的XRD分析31-32
• 3.3.2 石墨化分級多孔碳氣凝膠的SEM分析32-33
• 3.3.3 石墨化分級多孔碳氣凝膠的N_2吸附-脫附圖及孔徑分布33-35
• 3.4 本章小結35-36
• 第4章 石墨化炭氣凝膠微球的制備36-44
• 4.1 前言36-37
• 4.2 實驗37-38
• 4.2.1 實驗原料37
• 4.2.2 實驗儀器37
• 4.2.3 石墨化炭氣凝膠微球的制備37-38
• 4.3 結果與討論38-42
• 4.3.1 石墨化炭氣凝膠微球的制備示意圖38-39
• 4.3.2 石墨化炭氣凝膠微球的微觀分析39-40
• 4.3.3 石墨化炭氣凝膠微球的XRD分析40-41
• 4.3.4 石墨化炭氣凝膠微球的N_2吸附-脫附圖及孔徑分布41-42
• 4.4 結論42-44
• 第5章 石蠟/炭氣凝膠復合相變材料的制備及傳熱機理分析44-54
• 5.1 前言44-45
• 5.2 炭氣凝膠/石蠟復合材料的制備45-46
• 5.2.1 分級多孔炭氣凝膠塊體/石蠟復合相變材料的制備45
• 5.2.2 石墨化分級多孔炭氣凝膠塊體/石蠟復合相變材料的制備45
• 5.2.3 石墨化炭氣凝膠微球/石蠟復合相變材料的制備45
• 5.2.4 復合相變材料導熱系數(shù)的測定45-46
• 5.3 結果與討論46-49
• 5.3.1 三種復合相變材料的SEM分析46-47
• 5.3.2 復合相變材料的DSC分析47-49
• 5.3.3 復合相變材料的導熱性能分析49
• 5.4 復合相變材料的傳熱機理分析49-53
• 5.4.1 CPCM-1 和CPCM-2 的影響因素和傳熱機理分析49-52
• 5.4.2 CPCM-3 的影響因素和傳熱機理52-53
• 5.5 結論53-54
• 結論與展望54-56
• 1. 論文總結54
• 2. 課題創(chuàng)新之處54-55
• 3. 進一步設想和展望55-56
• 參考文獻56-62
• 致謝62-63
• 作者簡介及攻讀學位期間發(fā)表的學術論文63

【參考文獻】

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本文編號：338936