由于太陽能間歇性和不穩(wěn)定性的缺點(diǎn),給其在供熱方面的應(yīng)用帶來了局限,采用相變儲能法可改善太陽能供熱應(yīng)用的缺點(diǎn)。對此以石蠟為基液,向其中添加石墨烯通過"兩步法"制備出石墨烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.1%、0.3%和0.5%的復(fù)合相變材料,搭建復(fù)合相變材料蓄放熱實(shí)驗(yàn)臺并記錄數(shù)據(jù)。結(jié)果表明:在相同的實(shí)驗(yàn)條件下,石墨烯/石蠟復(fù)合相變材料隨著石墨烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,熔化速率也隨之增加,在添加量為0.5%時增加了14.15%;凝固速率也隨石墨烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增加,但效果不如熔化速率明顯;復(fù)合相變材料在圓管外的蓄放熱過程中,位于圓管底部的材料熔化與凝固效果均不理想。 

【文章來源】：化工新型材料. 2020,48(03)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

蓄放熱模型圖

在進(jìn)行復(fù)合材料蓄熱實(shí)驗(yàn)之前，先進(jìn)行了純石蠟的蓄熱實(shí)驗(yàn)，圖2為石蠟在恒溫水浴55℃時的熔化過程中固-液相變過程圖。由圖可見，在30min時，只在圓管貼壁的上部有液相，其他部分未發(fā)生明顯變化，仍保持開始時凝固的狀態(tài)，這是由于在熔化過程初期由于圓管與石蠟的熱量傳遞方式主要是導(dǎo)熱，兩者只是接觸熔化，熔化速度緩慢。隨著時間的推移，液相越來越多的自然對流方式開始出現(xiàn)，在90min時發(fā)現(xiàn)，石蠟的液態(tài)面積增加明顯且集中在圓管上方，在圓管上方形成“U”字形并有向外壁擴(kuò)張的趨勢，沿圓管中心向上，在石蠟頂面也發(fā)現(xiàn)有液體滲出。圓管下方的石蠟仍未發(fā)現(xiàn)明顯液態(tài)。在120min時，在圓管水平截面以上的石蠟基本全部熔化為液體，下方仍有未熔化石蠟。分析原因可能是由于熱流向上移動的原因使圓管上方的石蠟先熔化，當(dāng)石蠟熔化一段時間后，自然對流成為了石蠟與圓管熱量交換的主導(dǎo)方式，熔化開始加劇，由于石蠟的導(dǎo)熱系數(shù)很小，在圓管下方的石蠟只能通過導(dǎo)熱方式傳遞能量，所以相對于上方的石蠟熔化速度緩慢的多。在模型底部的石蠟沒有發(fā)生相變，故無需在底部布置熱電偶。

石蠟各溫度測點(diǎn)的溫度變化趨勢見圖3。由圖可見，隨著加熱過程的持續(xù)，各點(diǎn)溫度均有上升，上升速率各不相同，在開始的0～50min時A1點(diǎn)的升溫速率最快，達(dá)到0.33℃/min，在不同徑向相同距離的A1、B1和C1這3點(diǎn)的升溫速率中，B1和C1差別不大，但隨時間的延長，由于C1點(diǎn)周圍石蠟已經(jīng)熔化開始有自然對流，升溫速率超過B1，而B1的升溫速率一直平緩。在相同徑向不同距離的點(diǎn)上，A1與A2兩點(diǎn)都較快地到達(dá)了穩(wěn)定溫度，在后半段時間時溫度曲線幾乎重合，說明此時圓管正上部的溫度相對均勻，C1與C2點(diǎn)相比前半段時間C1的升溫速率較快，到后半段隨著液相面積的增加，兩點(diǎn)的升溫速率持平。2.2 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的石墨烯/石蠟蓄熱實(shí)驗(yàn)分析

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：3522217