储热材料研究现状及发展趋势

储热材料的研究是当今世界研究的热点。本文综述了近几年关于显热储热材料,潜热储热材料,热化学储热材料的材料体系、制备技术及性能特点。对各种储热材料组成、结构、制备工艺、性能特点、存在的问题、应用前景及未来的发展趋势进行了分析讨论。每种储热材料都存在着各自的优点和不足,为了充分发挥材料的优点,尽量避免其缺点,采用制备复合材料的方法是储热材料研究和应用的重要趋势。目前对新型复合储热材料的制备方式主要有:(1)物理和化学方法制备微/纳米胶囊相变材料;(2)宏观包裹法;(3)混合烧结法制备定型复合相变材料;(4)吸附浸渍法制备复合相变材料等,本文对这些复合储热材料的研究和应用趋势进行了论述。

储热材料研究进展

本文结合储热材料的分类、特点、应用及存在的问题对储热材料的最新研究进展进行了综述,主要包括有机相变储热材料、熔融盐类相变储热材料、合金相变储热材料及复合类储热材料。探讨了储热材料成分组成、制备工艺及性能特点,进一步介绍了其最新研究进展,并对储热材料的下一步研究进行了展望,提出开发高性能纳微复合结构储热材料是未来研究的重点。

硅藻土基复合相变储热材料研究现状

硅藻土是一种含量丰富的非金属矿,具有较高的孔隙率、良好的表面结构和热物理性能,因而可作为复合储热材料的载体。本文综述了复合储热材料的种类和制备工艺,并介绍了硅藻土的结构、性能和以硅藻土为载体的复合相变储热材料的研究及应用现状。

封装PCM陶瓷储热材料的性能

以红柱石为主要原料,采用原位生成堇青石技术制备高温性能优良的红柱石蜂窝陶瓷储热材料。再利用特制的封装剂将相变材料(PCM)封装在部分蜂窝陶瓷孔中,制备储热密度大的显热-潜热高温复合储热材料。采用SEM、EPMA、TG-DTA等测试方法对封装剂与陶瓷基体的结合性,PCM与陶瓷基体的适应性及复合储热材料的储热密度进行研究。结果表明红柱石蜂窝陶瓷能安全地封装PCM,封装质量分数为20%的K2SO4后的储热密度为987.70kJ/kg(0～1080℃),封装质量分数为16%的NaCl复合储热密度为796.40kJ/kg(0～810℃)。制备的复合储热材料具有较高的储热密度,能实现高温储热。

锌片上多形貌ZnO微晶的水热合成及生长机理

在碱性水热体系中,以锌片为锌原料,用蒸馏水、NH3.H2O、NaOH和乙二胺作矿化剂,在锌片上制备了ZnO微晶.实验结果表明,矿化剂的浓度、分子结构及溶液的饱和蒸气压都显著影响ZnO晶体的生长习性,使得样品的晶体形貌呈现不同的特点.利用XRD谱中各晶面的衍射强度对晶体形貌特征进行了推测,并通过SEM进行了形貌验证,探讨了以锌片为原料制备ZnO微晶的生长机理.

载体含量对NaNO_3/硅藻土复合相变储热材料的性能影响规律

采用混合烧结工艺,通过改变硅藻土载体材料的质量分数制备5种不同参数的NaNO_3/硅藻土复合相变储热材料(CPCM)样品,并对其进行抗压强度测试、热物性测试、能谱表征、微观形貌观察及热性能分析。当硅藻土质量分数从30%增加到35%和40%时,样品抗压强度随之增加,表现出脆性材料特征,当达到45%和50%时,则表现出塑性材料特征。硅藻土的加入和混合烧结处理对NaNO_3的相变几乎没有影响。样品的热导率随温度升高而降低,在同一温度条件下,样品热导率均随硅藻土质量分数的升高基本呈上升趋势,但从30%增加到35%时,热导率的增幅大于从35%增加到50%时热导率的增幅,前者约为后者的8倍。与NaNO_3相比,样品在常温-相变前温度段和相变结束-最高温度段的平均比热容随硅藻土质量分数变化均出现先下降后上升的变化。硅藻土质量分数为35%时,样品内部结构致密,NaNO_3充分均匀吸附于硅藻土的分离独立小单元中。硅藻土质量分数为35%时样品具有较好的抗压强度和储热效果。

高温复合相变材料储热电暖器的储热性能

本文研究了基于高温复合相变材料的相变储热电暖器,对其储热性能、内部流场和温度分布及温度调控机制进行了实验和模拟研究,并与镁砖显热电暖器的储热性能进行对比。结果表明这类相变储热电暖器的储热平均温度高、平均温差小、出风口温度高,整体性能要优于镁砖显热电暖器。相同体积下两种电暖器储热量相当,但相变储热电暖器的重量可减轻1.6倍;在相同储热时间和储热温度下,同等重量的相变储热电暖器较镁砖电暖器可多储热68%。结果也展示了这类储热电暖器温度控制测点选择的重要性,当选取距离加热单元10 mm处的测点作为温度调控点时,电暖器内的平均温度和储热砖体的最高温度均能满足安全要求,而且加热单元电源在谷电8 h储热过程中只需启停两次。

太阳能热发电用氧化铝基复相陶瓷抗热震性及EPMA分析

为了提高Al2O3陶瓷的抗热震性及强度,在Al2O3基陶瓷中添加SiC、nano-ZrO2+SiC,利用无压烧结工艺,制备了用于太阳能热发电的Al2O3-SiC及Al2O3-ZrO2(3Y)-SiC复相陶瓷。材料的EPMA分析结果表明:样品中ZrO2颗粒在室温下为以亚稳四方相存在,在裂纹尖端应力场的作用下,ZrO2粒子发生四方相→单斜相的相变吸收能量,从而提高了材料强度及断裂韧性;原料中的部分SiC颗粒发生氧化反应,反应生成莫来石,针棒状莫来石形成桥连结构,阻止热震情况下产生的微裂纹发展成危险裂纹,从而提高材料抗热震性。SEM研究显示,SiC晶粒在外力作用下发生穿晶断裂、被拔出及桥结作用。

莫来石结合碳化硅高温吸热陶瓷抗氧化性能的研究

以碳化硅及合成莫来石微粉为主要原料,制备了用于非真空太阳能吸热管的莫来石结合碳化硅高温陶瓷涂层。针对碳化硅基材料高温氧化问题,测定了样品的烧成增重率及亮度并结合XRD、SEM研究了莫来石结合碳化硅陶瓷的抗氧化性能。结果表明,莫来石添加量为20%,经1 380℃烧成样品的抗氧化性最好,其增重率为7.49%,亮度值为46.61。XRD分析烧结体主晶相为碳化硅(α-SiC)和莫来石(3Al2O3.2SiO2),并含有少量的方石英(SiO2),莫来石作为结合相在碳化硅晶粒周围形成"骨架",与SiO2玻璃相形成三围的网状保护层包裹在碳化硅表面,阻止碳化硅氧化。

工业陶瓷发展现状及动向

综述了我国工业陶瓷的发展现状及动向,对当前国内外工业陶瓷科研和市场化方面的形势及我国工业陶瓷发展中存在的问题、应采取的对策和发展趋势进行了详细阐述。

基于复合相变储热材料的电热储能系统

为解决弃风电消纳和燃煤锅炉供暖存在的污染问题,采用模块化集成思路,建立了1 MW·h电热储能系统。同等条件下,与镁铁储热砖储热系统进行对比,发现复合相变储热材料的储热性能优于镁铁储热砖储热材料。通过研究复合相变储热体的温度分布,发现储热过程中热量被储热体逐级吸收,初始阶段逐渐集中于储热体顶部,随着传热时间的延长而向两侧扩散。供暖实验表明供暖循环水温度在系统运行5 h后达到稳定,可满足24 h供热需求。通过电加热元件与储热体分体交错的布置方式进行了系统优化,建立了36 MW·h级电热储能示范系统,通过研究供暖期系统的储热和供暖运行情况,结果表明其与1 MW·h系统的供暖性能基本一致,但内部温度场分布更均匀。

中高温复合相变储热材料的制备及性能研究

采用直接混合-压制-烧结工艺,制备了以碳酸钠-碳酸钾、碳酸钠-氯化钠、碳酸钠-氯化钠-氯化钾为相变材料的中高温复合相变储热材料。采用差式扫描量热法(DSC)、重量法和热循环法对中高温复合相变储热材料的相变峰值温度、相变潜热、热稳定性等性能做了表征。实验结果表明,以碳酸钠-氯化钠-氯化钾三元熔盐作为相变材料制备中高温复合相变储热材料,相变峰值温度为567℃,相变潜热高,是碳酸钠-碳酸钾二元熔盐的2.7倍,在750℃以下有较好的热稳定性,且具有较好常温力学性能。

陶瓷基复合相变储热材料的制备和成型工艺

采用混合烧结法工艺,将三元氯盐体系Na Cl-KCl-MgCl_2相变材料与氧化镁陶瓷基体进行复配并制备定型材料,考察成型压力、烧成温度和盐含量对材料成型的影响,对最佳成型条件的材料进行储热性能表征。结果表明:当盐的质量分数为50%、烧成温度为450℃、成型压力为8 MPa时复合材料成型效果较好,相变材料无渗出、体积变化较小且复合材料致密度较高;DSC测试结果表明,所制备的复合相变储热材料的相变温度为399.8℃,相变潜热为129.6 J/g。

陶瓷基复合相变储热材料的冷热循环性能研究

通过探讨材料烧成温度和无机盐质量分数的影响,发现NaNO3/SiO2和Na2CO3-Li2CO3/MgO的烧成温度分别在330℃和520℃、无机盐质量分数均达到70%时冷热循环性能较好。同时研究了冷热循环测试对这两种储热材料机械性能的影响,探索出在长期使用过程中材料力学性能的变化规律。

高温熔盐热管的启动和等温性能

高温热管是高温领域高效传热的关键技术。为进一步研究开发高效热管,提升工业过程传热性能,以熔盐作为热管的传热工质,搭建了高温热管传热实验台,研究了传热工质和倾斜角对热管启动和等温性能的影响。结果表明,在450~700K工作温度范围内,AlBr3和TiCl4熔盐热管在倾斜角为45°和60°的条件下,均达到最优的启动性能;在热管倾斜角为60°时,两种熔盐热管等温性能均达到最佳。无机盐AlBr3和TiCl4作为传热工质,重力热管具有良好的启动和等温性能。

高温黏结剂的研究进展

回顾了近几年国内外无机和有机高温黏结剂的发展现状,总结了国内外为改善高温黏结剂性能所做的工作,重点介绍了高温黏结剂的开发、改性和应用,展望了高温黏结剂今后的发展。

浅谈灌区维修养护专项资金项目工程的建设与管理

近年来,国家加大了对我处灌区水利设施的维修养护专项资金投入。本文拟结合工作实际,提出开展维修养护专项资金项目工程建设与管理的主要措施。

Al-Si系无机高温粘结剂的制备与性能研究

以氧化铝、硅微粉、铝酸钙水泥、膨胀纤维和氧化镁为原料、在不同温度烧成下制备了新型无机高温粘结剂。为探究粘结剂的最佳配比和最佳烧成制度,对烧成后试样进行了力学性能测试和显微结构表征。结果表明:在1600℃烧成后不同原料配比的试样中均有Al_2O_3和3Al_2O_3·2SiO_2相;随着烧成温度的升高,生成的莫来石晶粒发育更加规则;按质量比Al_2O_3:SiO_2=5:1在1600℃下烧成的试样力学性能较好,其抗折强度、耐压强度和剪切强度分别为31.72 MPa、119.14 MPa和3.75 MPa。

天然矾土原料对转炉钢渣熔点的影响

以天然矾土原料为改质剂引入转炉钢渣中,研究了不同矾土添加量对MgO饱和溶解、转炉钢渣碱度及半球点温度的影响。随矾土加入量的增加,MgO饱和溶解度没有发生明显改变,转炉钢渣的碱度逐渐下降,而半球点温度呈现出先降低后升高的趋势。