储热用相变材料特性研究概述

使用合适的储热材料可以提高热功转换的效率,实现热量的高效利用。由于相变材料可以利用潜热储热,储热密度相对较大,因此利用相变材料储热成为研究热点。该文对近年来储热用相变材料的特性研究进行概述,主要是有机和无机相变材料的改性进行对比研究,确定改性方法,并进一步梳理目前国内外针对储热材料的研究方向及储热项目,总结得出现有大型储热项目主要还是采用显热蓄热材料,相变储热材料的推广应用尚待进一步开发。

预加热-碳热还原-磁选法提取煤矸石中的铁

中国是全球最大的煤炭生产与消费国之一,每年的煤炭生产及消费总量平均达到3×10^(8)t。目前,我国累计堆积煤矸石总量已达5×10^(9)t,其中规模较大的矸石山有1900座,占用土地15×10^(7)m^(2),并且每年以1.5×10^(8)—2.0×10^(8)t的速度递增。如果能找到科学的利用方法,将这些大量存在的煤矸石变废为宝,则会产生重大的经济效益。煤矸石资源综合利用在中国尚处于发展阶段,主要集中在建筑材料领域方面,如制砖、生产水泥和其他建筑材料。此外,煤矸石也被用于发电和化工领域,如提取氧化铝和白炭黑等,但提取技术和利用率有限。目前,亟需开发煤矸石高值化的应用技术,以进一步提高其利用价值。煤矸石中除了含有大量硅铝外,还含有一定量的硫铁矿。考虑到铁的市场价值,可以采用碳热还原的方法还原出铁单质。然而,煤矸石中的碳大多以有机物的形式存在,不仅还原无法起到作用,还会在加热过程中导致煤矸石粉末黏连,以至于影响到铁的回收率。因此,提出先在空气气氛中焙烧煤矸石,以去除其中的有机物并将硫铁矿氧化为氧化铁,然后在焙烧后的物料中加入适量的碳,在氮气气氛中高温焙烧还原出铁粉,最后采用磁选法提取磁性铁。最佳还原条件为空气氛围中1000℃下预焙烧1 h,再在氮气气氛中1100℃下碳热还原1.5 h,其中碳氧摩尔比为2.0,煤矸石粒度为48μm。经过碳热还原后,TFe的回收率达到71.3%。除铁后的煤矸石含铁量低,适合做分子筛,以及掺杂于水泥、砖瓦、路基填料等,增加这些材料的强度。

轨道交通车辆内装材料中挥发性有机化合物测试方法的研究

轨道交通车辆内的空气污染主要来源于内装材料中释放出来的挥发性有机化合物(VOC),因此研究不同的VOC测试方法有利于更好地管控内装材料中的VOC,以改善车内的空气质量。结合轨道交通车辆用内装材料的特点,目前轨道交通行业采用加热失重法和袋式法来测试内装材料中的VOC。为了探讨不同测试方法的差异,选取了6种典型的轨道交通车辆用内装材料为研究对象,采用加热失重法和袋式法分别测试这6种材料中释放的VOC。通过试验数据分析了这2种方法的特点、规律等,对比了这2种方法的区别。为研究轨道交通车辆内装材料中的VOC提供了理论依据,对根据需求选择方便快捷的测试方法具有指导意义。

天然气发电工程用双温位导热油供热系统工艺模拟

为研究导热油热物性对供热系统运行和工艺设备选型的影响,采用HYSYS工艺软件模拟了天然气发电工程用双温位导热油供热系统。对导热油供热系统的调控过程进行了阐述,分析了流量和温度的调控对系统设计及运行过程的影响。结果表明,双温位导热油供热系统中,导热油热物性对系统设备选型有明显的影响。高低温循环“独立”设计和运行,可避免单循环系统热油泵选型与运行的大功率和大流量。双温位热油供热系统节约工程投资,节能效果显著。

有机热载体锅炉中膨胀槽超温现象分析及设计方法改进

膨胀槽是有机热载体锅炉系统中的重要安全装置。针对某印染企业有机热载体锅炉系统初期运行过程中膨胀槽超温问题,从导热油在循环管路与膨胀槽之间流动引起的热量传递上进行深入分析并采取针对性技术措施,有效地解决了膨胀槽超温的问题。同时,对膨胀槽容积计算及安装要求进行了探讨。锅炉运行情况表明,膨胀槽整体温度能够长期维持在70℃以下,锅炉循环油泵进出口压力波动较小,锅炉整体运行平稳。

高温耐热含能材料双1,2,4-三唑并[1,5-b;5′,1′- f ]-1,2,4,5-四嗪-2,7-二胺的合成与性能研究

以3,6-双(3,5-二甲基吡唑基)-1,2,4,5-四嗪为起始原料,经取代、热解、环化等过程合成了一种超高温耐热含能材料双1,2,4-三唑并[1,5-b;5′,1′-f]-1,2,4,5-四嗪-2,7-二胺(DATC),并经红外光谱、核磁共振光谱、高分辨质谱以及元素分析等进行了结构表征;探讨了3,6-双(1-氢-1,2,3,4-四唑-5-氨基)-1,2,4,5-四嗪(BTATz)热解环化反应机理,开展了热解环化工艺优化研究,初步获得了最佳工艺参数;采用SEM表征了DATC形貌;采用DSC和TGA表征了DATC的热性能;基于密度泛函理论预估了DATC的物化性能与爆轰性能;采用落锤仪和BAM摩擦仪测试了DATC的撞击感度和摩擦感度。结果表明,DATC的理论密度为1.827g/cm^(3)、生成焓为+666.37kJ/mol、热分解峰温为477.9℃(DSC,10℃/min)、理论爆速为7.80km/s、理论爆压为27.3GPa,其撞击感度IS>100J、摩擦感度FS>360N,与RDX、HMX、CL-20、4,8-二(2,4,6-三硝基苯基)双呋咱并吡嗪(TNBP)和PYX等相容性良好。

十八醇/ZIF-8定形复合相变材料制备及其蓄热器模拟

制备一种新型的定形复合相变材料,以十八醇(OD)为相变芯材,ZIF-8金属有机骨架为载体,制备出质量分数为50%~80%OD/ZIF-8定形复合相变材料。扫描电镜(SEM)结果显示:ZIF-8孔道内的毛细作用力可有效吸附十八醇,其最大负载量可达80%;X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)结果显示OD与ZIF-8之间只是物理结合,未发生化学变化;差示扫描热仪(DSC)测试结果表明:质量分数为80%的OD/ZIF-8在60℃下循环加热—冷却50次后,熔化焓未显著降低,说明此复合相变材料具有良好的热循环稳定性。另外,根据质量分数为80%的OD/ZIF-8的导热系数为0.2982 W/(m·K),以质量分数为80%OD/ZIF-8为蓄热介质对蓄热器进行Fluent模拟分析,分别研究新型管束布置方式及添加翅片两种强化传热方式对蓄热器蓄热效果的影响规律。

可降解柔性相变薄膜的制备及其热性能

为解决相变材料易泄漏、热导率低和力学性能差的问题,以生物基可降解聚乳酸(PLA)为基底,聚乙二醇(PEG)为相变工质,改性氧化铝(Al2O3)为导热添加剂,通过溶液共混法制备PEG/PLA/Al2O3柔性相变薄膜,用于热储能。相变薄膜可任意卷曲和折叠而不发生断裂,表现出良好的柔性。对其热性能、导热性能和降解性能等进行测试,结果表明:PEG和PLA具有良好的相容性,PLA作为支撑基底有效防止了PEG液体的泄漏,所制备的柔性相变薄膜具有良好的形状稳定性。PEG/PLA的熔融和凝固过程中的潜热分别为120.2和128.5 J/g,潜热留存率分别为62.2%和67.6%,添加20%的氧化铝,潜热值仅降低12.5%,而热导率提高了75.0%,热传递效率得到明显提升。PEG/PLA的降解速率明显高于PLA,PEG/PLA薄膜在NaOH溶液(pH=13)中4 h左右可完全降解,具有良好的环境友好性。

不同类型沙漠化土地差不嘎蒿种群热值研究

在科尔沁固定、半固定及流动沙地上，测定了沙地植被的主要建群植物——差不嘎蒿种群及其无性系构件的热值，得出如下结论：①差不嘎蒿植物种群干物质热值表现为：Ｑ１固定沙地＞Ｑ１半固定沙地＞Ｑ１流动沙地，且固定沙地和半固定沙地极显著地高于流动沙地。②差不嘎蒿植物种群所有构件的有机干物质比无显著性差异，干物质热值和去灰分热值的变化趋势基本一致，Ｑ１固定沙地＞Ｑ１半固定沙地≥Ｑ１流动沙地，Ｑ２固定沙地＞Ｑ２半固定沙地≥Ｑ２流动沙地。③差不嘎蒿植物种群各发育时期干物质热值、去灰分热值和有机干物质比表现出不同程度的差异。一般干物质热值表现为：Ｑ１营养体＞Ｑ１生殖枝＞Ｑ１生殖枯枝。④营养体不同龄枝去灰分热值在固定沙地随枝龄的增加而显著地提高，流动沙地则随着枝龄的增加而显著地下降；半固定沙地介于两者之间，表现为中龄枝的去灰分热值显著地高于其它龄枝。⑤差不嘎蒿植物种群同一构件的有机干物质比与去灰分热值的相关性，除四龄枝外，其它各构件基本上表现为正相关，尤其是三龄枝最为典型；分析同一生境中处于不同发育状态的有机干物质比和去灰分热值呈现出负相关性，尤以固定沙地最为典型。

空调用纳米有机复合相变蓄冷材料制备与热物性

针对目前空调用有机相变蓄冷材料热导率低的问题,将具有高导热性的纳米材料(MWNTs、Al2O3、Fe2O3)添加到所开发制备的二元复合有机蓄冷材料(质量比73.7:26.3的辛酸/肉豆蔻醇)中,从纳米材料的种类和浓度两方面,研究其对复合有机蓄冷材料热物性的影响。实验发现:对于MWNTs、Al2O3、Fe2O3 3种纳米材料,当其质量分数分别小于0.3%、0.4%、0.8%时,对应纳米复合材料热导率随纳米材料浓度的增加幅度较为明显;与原二元复合有机相变蓄冷材料相比,添加0.3%的MWNTs,热导率提高26.3%;添加0.4%的Al2O3,热导率提高13.1%;添加0.8%的Fe2O3,热导率提高32.1%;当在一定纳米材料质量分数(如0.7%)下,加入纳米颗粒的复合材料导热性能效果依次为Fe2O3>MWNTs>Al2O3。不同纳米粒子的添加对原蓄冷材料的相变温度和相变潜热影响很小,相变温度变化波动最大为0.4℃,相变潜热变化波动范围最大为1.4%。

桂中坳陷中泥盆统烃源岩特征

桂中坳陷泥盆系发现多处油气苗及沥青,具有良好的石油地质条件。对桂中坳陷中泥盆统烃源岩进行了研究,认为烃源岩的分布受沉积相控制明显,主要为台盆相暗色泥页岩和深灰色、灰黑色泥灰岩;烃源岩有机质丰度高,有机质类型为混合型和腐殖型,总体为混合型,生烃源来自于海洋性浮游生物和陆生植物,具有混合型母质来源的特征;烃源岩Ro值都大于1.5%,有的甚至达到2.03%,均属于高成熟阶段,现今以提供干气为主;石炭纪早期开始生烃,石炭纪中晚期—二叠纪末期处于生油高峰期,至三叠纪早期生排烃结束。

超高温耐热含能材料研究进展

针对超高温耐热含能材料在高超音速武器、宇航工程和超深井爆破领域的重要应用价值,对国内外典型超高温耐热含能材料PYX、TACOT、NONA以及新型材料TNBP、NBTTP、TKX-55等的最新研究进展进行了综述。总结了每种材料的合成路线、密度、爆轰性能、耐热性能及应用优缺点,并进行了对比分析。结果表明,耐热含能材料的重点发展方向是加强新型桥连和氮杂稠环耐热含能骨架的结构设计和构建研究,同时对性能优异的材料开展合成新工艺和工程化制备研究,推动超高温耐热含能材料的进一步应用。

光转换有机白光发光二极管发光性能研究

研究一种有机白光发光材料,采用热熔法制备出有机薄膜(核黄素、蒽酮衍生物和线性低密度聚乙烯)。研究结果表明:核黄素、蒽酮衍生物和线性低密度聚乙烯的配比和制膜的加热时间对有机薄膜的发光光谱具有一定影响;得到了从绿光到红光的宽带光谱;用此薄膜封装成白光发光二极管的性能良好。

球体内混合有机材料相变传热特性分析

利用移动热源法对相变材料在球壳内的凝固与熔化过程进行理论分析 ,得出不同工况条件下相变热量与相变界面随时间变化规律。与有机混合相变材料实验结果对比表明 ,该理论分析对实际相变过程有很好的预见性。

耐温有机胶粘剂的发展现状

综述了国内外有机耐热胶粘剂的发展现状,介绍了当前提高耐温胶粘剂高温性能的一些主要途径和改性方法,以及纳微米材料在有机树脂中的应用情况。

聚偏氟乙烯压电薄膜的制备及结构

采用溶液浸渍提拉法制备了β型PVDF压电聚合物薄膜,采用X衍射、扫描电镜等手段测定了PVDF薄膜的物相结构,结晶形态及薄膜厚度等.结果表明,基板的诱导作用使PVDF在较低温度下结晶形成极性的正交相β晶,在较高温度下结晶形成非极性的单斜相α晶.在低温下得到的PVDF薄膜中β晶呈典型的球晶结构,晶粒粒径随着膜厚的增加而增大,晶体颗粒的堆积疏松,薄膜致密性差;在较高温度下形成的α晶相,以二维生长为主,晶粒大小随着膜厚的增加基本上保持不变,α晶颗粒间接触紧密,薄膜致密性好.

碳纳米管对有机相变储能材料的影响

在月桂酸和十四醇中分别加入多壁碳纳米管制备复合相变储能材料,采用傅里叶红外光谱仪表征材料的化学成分,采用扫描电子显微镜观察材料的表面形态,采用差示扫描热量仪测量材料的相变潜热和相变温度.研究表明,碳纳米管与这些相变材料以部分共价键的方式复合,均匀地分散于储能材料中.碳纳米管对相变材料相变温度和相变潜热均产生影响,碳纳米管含量越高,复合材料的熔程越窄,相变潜热越大,对相变温度的反映程度升高.采用该实验方法制备的复合材料表现出良好的储能稳定性,可用于储能材料工程的设计.

谈有机材料的耐热性与阻燃性关系

主要从热力学、动力学两方面探讨了有机材料的耐热性和阻燃性 。

微波加热技术在有机合成和材料制备等方面的应用进展

简要介绍了微波加热技术在有机合成、环境污染物的处理和材料制备等方面的应用。

添加剂升温烧蚀法在制备新型介孔水环境净化材料中的应用

首次探索了一种破坏式造孔与有机复合相结合的新方法以制备介孔复合水环境净化材料,使最终产品成为一种具有广谱孔结构分布的复合环境材料。详细介绍了该方法的第二步工艺即添加剂升温烧蚀法,在优化后的最佳条件下,产品的孔径得到了进一步扩大,其中部分孔道直径可达至介孔级,同时材料的表面得到了进一步活化。经此步工艺后,所制备的中间产品染料吸附量是原材料的194倍,是酸洗刻蚀后产品的122倍;24h吸湿率是原材料的38倍,是酸洗刻蚀后产品的19倍。