膨胀石墨/多壁碳纳米管基共晶盐复合相变材料的制备及热特性

单一水合盐作为相变蓄热材料使用时常常由于过冷、相分离、易泄漏以及其相变温度而受到限制,因此迫切需要制备出一种储热密度高、相变温度适宜、热导率大的复合相变材料。本工作采用熔融共混法在NH_(4)Al(SO_(4))_(2)·12H_(2)O(AASD)中掺入不同质量分数的MgSO_(4)·7H_(2)O(MSH),成功制备了AASD-MSH共晶盐相变材料,其质量比为55∶45,相变温度为76.4℃,相变潜热为189.4 J/g。共晶盐的X射线衍射图谱和傅里叶红外光谱表明其为物理混合。引入质量分数1%成核剂CaCl_(2)·2H_(2)O及1%增稠剂可溶性淀粉降低共晶盐过冷度,过冷度从34.9℃降低至28.0℃。引入改性膨胀石墨(MEG)与多壁碳纳米管(MWCNTs)制备复合相变材料,改善共晶盐易泄漏及热导率低等问题,当MWCNTs质量分数为0.5%时,复合相变材料的热导率高达8.185 W/(m·K),为共晶盐的19.98倍,其中共晶盐占比为75.6%,相变温度为74.3℃,相变焓值为133.5 J/g,过冷度进一步降低至22.2℃。热重实验表明与MEG-MWCNTs的复合增加了共晶盐的热稳定性,且经过100次冷热循环后复合相变材料的相变焓值基本不变,具有良好的循环稳定性。本工作制备得到的AASD-MSH/MEG-MWCNTs复合相变材料是一种相变温度适合、相变焓值较高、热导率较大的相变材料,且具有良好的热循环稳定性,应用潜力极大。

共晶盐低温蓄冷材料的实验

根据热力学原理筛选了适合工业低温相变蓄冷的共晶盐,并对其中的两种共晶盐进行了凝固和融解实验,通过实验分析了共晶盐的凝固点、融点、过冷度、相变过程中是否有相分层及热稳定性等热学性能。测试结果表明:这两种共晶盐都有望成为比较合适的低温蓄冷材料。

一种添加纳米颗粒的共晶盐空调蓄冷材料实验研究

共晶盐蓄冷比冰蓄冷和水蓄冷更适合蓄冷空调系统但共晶盐材料存在着过冷度、相分离、性能衰减差等问题,限制了共晶盐空调蓄冷系统的发展。研制出一种符合空调蓄冷系统的新型共晶盐相变蓄冷材料。该材料以Na_2SO_4·10H_2O与NH_4Cl为共晶盐蓄冷主材,可降低过冷度的TiO_2纳米颗粒为成核剂抑制相分离的硅胶粉为增稠剂,由这三部分组成。通过实验筛选出Na_2SO_4·10H_2O、NH_4Cl、TiO_2纳米颗粒与硅胶粉的质量分数,分别为76.8%、13.6%、3.6%和6%的配比。测试发现,该材料的相变温度为7.33℃,过冷度为0.5℃,相变潜热为135 kJ/kg,适用于空调蓄冷系统。

Na_2SO_4·10H_2O共晶盐的热化学研究

采用微量量热法 ,利用Calvet低温微量量热计对Na2 SO4·10H2 O共晶相变畜冷材料进行热化学研究的工作。在不同实验条件下 ,本研究测定出材料的相变热为 118 19J/ g ,固体平均比热容为 5 5 6J/gK-1,液体平均比热容为 14 38J/ gK。测试结果还表明 ,随着悬浮剂的加入 ,材料的相变热增大 ;所测得的升温DSC曲线的相变热略高于降温过程的相变热 ,本研究还测得了材料 4 5℃ ,5 5℃ ,6 5℃和 7 5℃下的等温DSC数据。以Avrami方程作数据处理的结果表明 ,该方程可以良好地描述该体系的结晶过程。温度的降低 ,成核剂适量加入 ,都将导致Avrami方程速率常数逐渐增大。数据处理解得过程的活化能为 95 3 6kJ/mol,数值为 2 32～ 2 4 3的Avrami方程时间指数表明该体系的结晶过程应为三维依热成核机理 ,显微照相的图象结果亦证实了这一结论。

低温蓄冷用共晶盐的综合特性评价

在分析KCl H2 O ,NaCl H2 O ,MgCl2 H2 O和CaCl H2 O四种二元共晶盐体系的共晶温度、相变热、溶液的比热容、溶液的导热系数、溶液的密度的变化规律、影响因素以及四种体系之间的差异的基础上 ,提出了一个以盐和共晶盐体系的基本性质以及盐的价格来评价共晶盐体系综合特性的方法。以此方法本文首先分析了上述四种体系的综合特性参数 ,认为MgCl2 H2 O体系在 - 2 0°C和 - 30°C的两个蓄冷温度目标都能获得满意的应用效果。特别在 - 2 0°C的蓄冷温度水平 ,MgCl2 H2 O体系的综合特性参数优于NaCl H2 O体系。然后本文以EPCM的相变热及其原料价格 ,计算出 37种水 盐体系的综合特性参数 ,发现Na2 SO4 H2 O ,MgSO4 H2 O和MgCl2 H2 O体系的综合特性参数相对较高 ,均达到 0 7以上。

共晶盐蓄冷球凝固过程的数值模拟研究

对共晶盐蓄冷球建立了物理和数学模型,利用FLUENT软件对其凝固过程进行了数值模拟研究,得到了温度场分布和相界面移动规律,分析了载冷剂温度和球径对凝固时间的影响。载冷剂温度越低,共晶盐蓄冷球的凝固时间越短,相界面移动速度越快;凝固时间与球径成正比。

石墨泡沫/共晶盐复合相变材料的制备及其热物性

为强化二元硝酸共晶盐(NaNO3/KNO3)的导热性能,在共晶盐中添加石墨泡沫制出石墨泡沫/共晶盐复合相变材料;对共晶盐和复合相变材料的相变特性进行差示热分析;对石墨泡沫的导热系数和复合相变材料的有效导热系数进行测定,并用拉曼光谱对复合相变材料进行稳定性分析。结果表明,石墨基复合材料可以用熔融浸渗法制备,且制备样品的稳定性能良好。复合相变材料的相变温度(221.3°C)与共晶盐(222.4°C)相似,其相变潜热与基于复合材料中共晶盐含量的潜热值相近(下降3.74%)。受石墨骨架高热导率的影响,复合相变材料的导热能力明显提高,与纯共晶盐比增加了102倍。

共晶盐相变蓄冷材料的热分析动力学研究

采用微量量热法对以Na_2SO_4·10H_2O为主体的共晶盐蓄冷材料进行了热分析,测得了材料4.5℃、5.5℃、6.5℃和7.5℃时的等温微量量热数据,以Avrami方程作数据处理的结果表明,该方程可以良好地描述该体系的结晶过程,结晶过程的活化能为157.8 kJ/mol,数值为2.39～2.43的Avrami方程时间指数表明该体系的结晶过程应为三维成核机理。

共晶盐/陶瓷基相变复合材料新型储能元件的研制

共晶盐／陶瓷基相变复合材料新型储能元件的研制王辅亚张惠芬冯璜王德强（中国科学院广州地球化学所，广州５１０６４０）关键词复合材料储能元件共晶盐／陶瓷基相变复合材料能源的储存是节约能源、提高能源利用率的重要途径。共晶盐／陶瓷基相变复合新型储能元件是集吸收...

共晶盐蓄冷球的蓄冷过程数值模拟

以共晶盐蓄冷球为研究对象,基于三维对称有限元模型,用ANSYS10.0作为计算平台,模拟分析了等条件下的3个不同几何结构的蓄冷球的传热蓄冷过程,同时研究了载冷剂温度对其凝固时间的影响。结果表明,数值模拟与实验结果吻合程度较高,改进蓄冷球几何结构和降低载冷剂注入温度,均可缩短蓄冷球的凝固时间。

石墨泡沫/共晶盐等效导热系数的理论研究

为了研究石墨泡沫/共晶盐复合相变材料的等效导热系数,提出了一个立方单元模型。即6块中间开孔的板围成的立方体结构。此模型可通过改变板厚及连通孔直径表征复合材料不同孔隙度下的内部结构。首先根据热阻分析得到石墨泡沫/空气的等效导热系数,与文献中的实验数据进行了对比,验证了立方单元模型的适用性。接着计算得出不同孔隙度下石墨泡沫/共晶盐的等效导热系数。最后分析了连通孔的直径对等效导热系数的影响。发现随着孔隙度的增大,等效导热系数值呈下降趋势。固体石墨骨架对共晶盐的导热系数具有很大的提升作用。随着孔隙度的增加,连通孔直径的变化对整体等效导热系数的影响逐渐变小。

空调共晶盐高温相变蓄冷技术的分析

全面介绍与分析了空调共晶盐高温相变蓄冷技术的相变材料的选择、配制、研究方法、材料的封装和蓄冷系统的布置方式与蓄放冷特性,探讨了蓄冷技术研究中需要关注的难点。共晶盐蓄冷技术吸收了水蓄冷、冰蓄冷系统的优点,具有广阔的市场前景。

工艺冷源用共晶盐低温动态蓄冷系统的经济性分析

针对化工生产低温冷冻站运行费用过高和供水温度不稳定的问题,建议采用工艺冷源用共晶盐低温动态蓄冷系统。以某医药化工厂低温冷冻站为例,分析、比较了低温蓄冷系统和常规冷冻系统的能耗和经济性。

共晶盐过热探测线报警温度及响应时间研究

介绍民用飞机通常采用的共晶盐过热探测线探测高温引气导管泄漏的探测原理。用热风枪模拟机上引气导管泄漏,试验研究探测线的报警响应时间的影响因素。结果表明,探测线报警响应时间受温度影响较大,受热气流速影响较小;124℃探测线比154℃探测线更加灵敏。

飞机共晶盐过热探测器电气特性研究

为了准确把握飞机共晶盐过热探测器的电气性能和等效电路模型,分析了共晶盐及其电特性和共晶盐探测器的基本结构,采用安捷伦E4980A精密LCR表测量了新探测器、性能已失效和未失效探测器在不同频率、电压和温度下的电学特性。结果显示高于400 Hz的测试频率才能较好反映探测器的特性;未失效的探测器在低于共晶温度时具有高阻抗低电容的特点,电路等效为并联电容模型,Cp≈200 PF/m;在高于共晶温度时具有低阻抗高电容的特点,电路等效为并联电阻电容模型,Cp>1μF/m,R≤100Ω。共晶盐探测器的参数测量和模型建立为飞机引气泄露探测和定位研究提供了理论依据。

石墨泡沫/共晶盐复合相变材料制备

选择KNO3/Na NO3二元体系按照质量比4∶6制备共晶盐,对共晶盐进行了熔点及熔化潜热的测量;将石墨泡沫这一新型材料作为强化基体,共晶盐作为相变材料(PCM),采用熔融浸渗法制备了适用于太阳能热发电系统储能装置的石墨泡沫/共晶盐复合相变材料。采用扫描电镜对复合相变材料表面的微观结构进行了表征,并对其熔点、潜热、等效导热系数等热物性参数进行了测试。结果表明:共晶盐与石墨泡沫复合效果比较理想;复合前后共晶盐的熔点和潜热几乎没有发生变化;复合相变材料的等效导热系数得到了显著提升,石墨泡沫对相变材料起到了导热强化作用,满足高温蓄热的要求。

亚利桑那公用事业公司的共晶盐蓄冷装置

1986年10月,亚利桑那公用事业公司(简称APS)决定在菲尼克斯的迪尔瓦利信息中心安装一套共晶盐蓄冷系统。这一方法引起了若干大型商业用户的兴趣。为了发挥该项目的示范作用。

蜜胺碳气凝胶/共晶盐芒硝复合相变材料制备及其性能

为解决水合盐相变储能材料的泄露问题,进一步提高其循环稳定性,本工作选择蜜胺树脂泡沫(MF)为前驱体,经多级碳化制备出具有高比表面积、高负载量碳气凝胶。并以其为支撑材料,以添加0.2%(质量分数)碳颗粒的Na_(2)SO_(4)·10H_(2)O-Na_(2)HPO_(4)·12H_(2)O复合共晶盐(EHS)为相变基质制备出碳气凝胶/共晶盐复合相变材料(PCMx)。相比于纯EHS,封装后的复合相变材料具有更优异的热稳定性。研究发现,经700℃碳化制备的碳气凝胶对EHS具有更好的防泄漏性和循环稳定性,经过5000次固-液循环后其负载量仍达到自身质量的122倍,相变潜热值仍然保持在200 J·g^(-1)以上,解决了芒硝水合盐相变储能材料的泄露问题和潜热多次循环后热损失大的问题,蜜胺碳气凝胶/共晶盐芒硝复合相变材料的研究成果有助于进一步推动水合盐相变材料在储能领域的应用。

纳米SiC改性Na_(2)SO_(4)·10H_(2)O-Na_(2)HPO_(4)·12H_(2)O共晶盐纳米相变流体制备及其性能影响

为提升水合盐相变材料的性能,以Na_(2)SO_(4)·10H_(2)O-Na_(2)HPO_(4)·12H_(2)O共晶盐(EHS)作为基体材料,采用HF/HNO_(3)刻蚀法制备亲水性纳米碳化硅(Nano-SiC),并以Na_(2)SiO_(3)·9H_(2)O和改性Nano-SiC作为复合添加剂制备复合纳米相变流体材料(Nano-SiC EHS PCMs)。结果表明:改性后Nano-SiC在EHS PCMS中具有良好的分散稳定性,同时Na_(2)SiO_(3)·9H_(2)O和Nano-SiC协同作用下使得EHS PCMs过冷度降低到0.3℃,无相分层现象。Nano-SiC EHS PCMs在固液相变体系中热导率均有提升,同时添加0.2%(质量分数)Nano-SiC后EHS PCMS储能时间缩短了21.8%。添加质量分数为0.15%Nano-SiC的EHS PCMs熔融焓和结晶焓分别为267.3 J/g和231.4 J/g,经过1000次冷热循环后焓值变化甚小,该体系具有良好的循环稳定性。

共晶盐低温反复相变的晶体变化

以氯化钠作为共晶盐研究对象,探讨共晶盐反复多次的低温液-固相变后的晶体变化趋势。通过X射线衍射仪,对试样相变前后的晶体的晶面间距、粒径等参数进行分析,判断其晶体结构的变化趋势。通过同步热分析仪、电导率仪,分析试样相变前后的潜热、电导率的变化趋势。分析结果表明,共晶盐经过反复多次的相变后,晶体粒径从微米级逐渐向纳米级转变,有向无定形非晶体转化的趋势;同时,相变温度、潜热与电导率呈下降趋势。