相變儲能技術(shù)是利用材料在環(huán)境溫度變化時(shí),通過吸收或釋放能量導(dǎo)致物質(zhì)狀態(tài)發(fā)生改變從而存儲熱量的技術(shù),它可以提供較高的單位質(zhì)量存儲容量,具有在恒定溫度下將熱量存儲為熔融潛熱的特點(diǎn),在日常的生活及企業(yè)生產(chǎn)、科技、軍事等領(lǐng)域均大范圍應(yīng)用。對于冬季室外較為嚴(yán)寒、室內(nèi)需熱量較大的嚴(yán)寒方地區(qū),建筑供暖常與太陽能等清潔熱源連接,而當(dāng)能源需求與供應(yīng)不相匹配時(shí),將相變蓄熱技術(shù)應(yīng)用到低溫建筑供暖領(lǐng)域可以有效節(jié)省燃料避免浪費(fèi)資源,提升能源利用效率并可減少建筑物供暖系統(tǒng)整體在運(yùn)行過程中的成本。基于此,本課題旨在通過分析相變儲能傳熱機(jī)理,結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂驐l件,選擇適合與當(dāng)?shù)靥柲?建筑供熱系統(tǒng)耦合的儲能材料。本文首先通過相變材料的遴選原則,選擇出相變溫度在43±0.5℃的石蠟、月桂酸作為相變材料,支撐材料則選取高導(dǎo)熱性、含有蜂窩狀疏松多孔的膨脹石墨,通過熔融混合法對復(fù)合相變材料石蠟-膨脹石墨及月桂酸-膨脹石墨進(jìn)行制備,利用FT-IR、SEM對復(fù)合相變材料的物相和表觀形貌進(jìn)行表征,利用激光導(dǎo)熱儀及DSC對材料的熱性能進(jìn)行了檢測,并通過調(diào)整膨脹石墨在材料樣品中的質(zhì)量比例來研究其含量與材料樣品性能間的規(guī)律,結(jié)合材料的經(jīng)濟(jì)性... 

【文章來源】：內(nèi)蒙古科技大學(xué)內(nèi)蒙古自治區(qū)

【文章頁數(shù)】：59 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

相變蓄、

內(nèi)蒙古科技大學(xué)碩士學(xué)位論文--12-石蠟復(fù)合相變材料，并加入碳納米管（CNTs）摻雜，從而有效提高了材料的導(dǎo)熱系數(shù)。當(dāng)CNTs摻雜量高于質(zhì)量分?jǐn)?shù)的0.8%時(shí)，復(fù)合材料的熔化潛熱保持不變，而導(dǎo)熱系數(shù)從2.141W·(m·K)-1提升至4.106W·(m·K)-1，具有良好的熱循環(huán)穩(wěn)定性。Xiao等[64]用泡沫金屬作為支撐骨架來提高石蠟的傳熱能力，所得結(jié)果顯示材料的傳熱系數(shù)在泡沫鎳的加入后上升了一倍，而傳熱系數(shù)在泡沫銅的加入后大幅度上升，上升幅度達(dá)十四倍。肋片與封裝的加入主要是通過增加石蠟的傳熱面積來強(qiáng)化導(dǎo)熱過程，肋片與封裝層作為石蠟與熱量傳遞的橋梁，制作工藝更簡單，目前應(yīng)用的也較為廣泛，封裝材料的出現(xiàn)還可以進(jìn)一步減少石蠟的泄漏，提高蓄熱儲能設(shè)備的運(yùn)行效率[65]。圖1.2石蠟碳原子個(gè)數(shù)與熔點(diǎn)、相變潛熱的關(guān)系脂肪酸類熔點(diǎn)普遍比石蠟要低，具有相變材料潛熱大，性質(zhì)穩(wěn)定，具有較好的材料相容性，過冷現(xiàn)象不明顯等特點(diǎn)，也是目前成熟應(yīng)用的PCM材料[66]。脂肪酸通式為CH3(CH2)2nCOOH，月桂酸、棕櫚酸、肉豆蔻酸、癸酸、硬脂酸、乙酸等相變材料的碳原子數(shù)、熔點(diǎn)及相變潛熱列于表1.4中。在眾多脂肪酸類PCM材料中，月桂酸的儲熱能力強(qiáng)、體積膨脹率低、理化性質(zhì)相對穩(wěn)定，相變溫度在42~46℃，相變潛熱為100~200kJ/kg，也是常用的相變材料之一。與石蠟類似，月桂酸在使用的過程中也存在導(dǎo)熱性能差，液體狀態(tài)下容易泄漏等問題，限制了月桂酸材料的進(jìn)一步發(fā)展。黃雪等[67]將月桂酸與膨脹石墨復(fù)合材料用于熱儲能設(shè)備的PCM材料，對材料的物體特性進(jìn)行了表征測試。李云濤等[68]制備了正癸酸、月桂酸、硬脂酸熔融的三元體系PCM材料，將膨脹石墨作為多孔支撐介質(zhì)，相關(guān)實(shí)驗(yàn)表明這種復(fù)合材料的導(dǎo)熱系

內(nèi)蒙古科技大學(xué)碩士學(xué)位論文--18-（d）微波爐（e）漩渦混合器（f）恒溫水浴箱圖2.1試驗(yàn)所需儀器2.4膨脹石墨的制備試驗(yàn)前首先采用電子分析天平稱取適量的可膨脹石墨，置于恒溫鼓風(fēng)干燥箱中，對可膨脹石墨進(jìn)行干燥處理，溫度設(shè)定為110℃，連續(xù)干燥24h，以最大程度去除可膨脹石墨中的自有水分。干燥結(jié)束后采用電子分析天平稱取適量的可膨脹石墨，進(jìn)行膨脹石墨的膨化工作，此步驟為材料制備的重要工序，通過查閱文獻(xiàn)，選擇文獻(xiàn)中提到的微波膨化法進(jìn)行制備。在微波法下，由于自身卓越的導(dǎo)電性，在微波條件下會(huì)出現(xiàn)渦電流，是材料本身升溫，當(dāng)加熱的溫度保持升高并到一定的程度時(shí)，材料被加熱至臨界點(diǎn)，此時(shí)原本停留于鱗片夾隙中的化合物因受熱開始進(jìn)行分解，可膨脹石墨便開始膨脹。膨脹石墨制得后，其體積較原始的可膨脹石墨差異較大，其形態(tài)變?yōu)槭杷傻娜湎x狀，表面具有疏松的多孔結(jié)構(gòu)，其示意圖如圖2.2所示。圖2.2膨脹石墨示意圖

【參考文獻(xiàn)】：
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[1]有機(jī)/無機(jī)定型復(fù)合相變材料的制備及其性能研究[D]. 劉媛.南昌大學(xué) 2019
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[4]膨脹石墨/石蠟復(fù)合相變蓄熱材料的制備及性能研究[D]. 張嬌.西安建筑科技大學(xué) 2016
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本文編號：3374285