【摘要】：本文以天然橡膠,硅橡膠,順丁橡膠,丁苯橡膠和氯磺化聚乙烯為研究對象,利用彈熱理論和基于統(tǒng)計理論的高彈性本構(gòu)方程,對橡膠拉伸—回復形變過程中的熱效應進行了研究:先以500mm/min的加載速率對應每種橡膠的最大應變進行重復循環(huán)實驗,來消除mullins效應;其次,在500mm/min的速率下對消除了mullins效應的實驗試件再次進行拉伸-回復實驗,并比較不同橡膠材料的形變溫升,選擇最小溫升所對應的試件,分別以不同速率加載,得到溫度隨速率的變化圖;找到接近絕熱條件的加載速率,并以此速率對所有橡膠材料進行不同拉伸比的實驗研究,主要結(jié)論如下:1對所有材料而言,當循環(huán)加載9次后,即可認為其消除了mullins效應;2對比所有材料的形變溫升,硅橡膠的熱效應最小,故對其進行不同速率的拉伸實驗,并得到在500mm/min及高于此速率時,可以把拉伸過程近似當作絕熱條件;3對消除mullins效應的橡膠材料在拉伸過程的應力應變曲線進行高斯擬合,得到每種橡膠的單位體積網(wǎng)鏈數(shù),可看做交聯(lián)度,分別為氯磺化聚乙烯丁苯橡膠順丁橡膠天然橡膠硅橡膠,其中,前三種遠大于后兩種;4通過比對這五種橡膠材料的溫升隨應變的變化,可以得出,在拉伸-回復過程中,天然橡膠和硅橡膠,順丁橡膠都出現(xiàn)了結(jié)晶-解晶現(xiàn)象;而丁苯橡膠不發(fā)生結(jié)晶,氯磺化聚乙烯因為其本體聚乙烯塑料的性質(zhì)作用,使得其在變形過程中發(fā)生類似塑性變形,產(chǎn)生了很大的不可逆損耗;5對橡膠彈熱效應影響較大的因素分別為交聯(lián)度,結(jié)晶度,彈性,以及不可逆度;6彈熱系數(shù)并不是我們所追尋的最佳彈熱材料的評判標準,還應考慮不可逆性,材料壽命等因素。綜合所有因素,天然橡膠在這五種材料中的表現(xiàn)優(yōu)異,可作為彈熱材料應用到固態(tài)制冷中。硅橡膠,順丁橡膠和丁苯橡膠作為彈熱制冷材料仍有較大潛力,只要調(diào)配好分子之間的交聯(lián)度(在本次研究材料的基礎上增加硅橡膠的交聯(lián)度,減少順丁和丁苯橡膠的交聯(lián)度);7對天然橡膠進行循環(huán)分析,得到系統(tǒng)溫升為5.2℃,理想制冷系數(shù)是蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)的大約20倍,這說明橡膠材料,尤其是天然橡膠具有很大的應用潛力,但實際制冷系數(shù)為1.648,未來應加強換熱和系統(tǒng)設計。
【圖文】：

圖 1-2 彈性體制冷樣機原理圖[77]Fig1-2 Schematic of elastomer refrigeration prototype實驗結(jié)果證明，以彈性體為工質(zhì)，熱可以沿著溫度梯度的反方向進行傳遞，在這原型機的設計中，鋁板與橡膠之間的潤滑是一個比較難解決的問題，以石油為基礎

圖 1-3 系統(tǒng)原理圖[78]ig1-3 Schematic presentation of the operation of the elastocaloric regenerator-based coolindevice為基礎進行模擬，，模型預測了溫跨，制冷量，和 COP 值（制冷量與輸
【學位授予單位】：天津商業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TQ330.7

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本文編號：2640693