硫酸钠水合盐相变蓄冷材料的制备及性能优化

针对空调系统应用场合,提出一种以十水硫酸钠（sodium sulfate decahydrate,SSD）为主材的相变蓄冷材料新型制备配方,并对材料的各方面性能加以优化。首先采用步冷曲线法确定成核剂比例,消除材料过冷现象,在此基础上研究分析了不同种类、含量的增稠剂[聚丙烯酸钠（PAAS）、聚丙烯酰胺（PAM）、羧甲基纤维素（CMC）、聚阴离子纤维素（PAC）、黄原胶（XG）]对材料相分离及相变潜热的影响,接着加入熔点控制剂氯化铵、氯化钾改变十水硫酸钠的相变温度,调配出满足空调温区的相变材料,最后加入膨胀石墨（expanded graphite,EG）进一步改善材料的导热性和稳定性,并进行了热循环测试。结果表明：添加质量分数3%的硼砂对降低材料过冷度效果最佳;添加质量分数1.0%~2.0%的PAAS可以消除材料的相分离现象,且对材料的相变潜热影响较小。SSD-BPA∶EG质量比为93∶7时材料具有较高的导热性和形状稳定性。经优化后复合相变蓄冷材料的相变温度为7.4℃,相变潜热为117.4J/g,热导率为1.876W/(m·K),经200次循环后材料的相变温度保持稳定,潜热衰减率为14.05%。     

相变蓄冷材料及系统应用研究进展

相变蓄冷技术利用相变材料在相变时伴随着的吸热或放热过程对能量进行储存和应用,起到控制温度、降低能耗和转移用能负荷的作用。本文综述了相变温度在25℃以下的相变蓄冷材料及其在不同应用场景的筛选依据,介绍了相变蓄冷材料在食品医疗冷链物流、建筑节能控温与数据中心应急冷却、人体热管理和医疗保健的相变纺织品等领域的应用。从调节相变蓄冷材料相变温度、过冷度、热导率和循环稳定性等方面总结了材料热物性的调控策略,分析了不同调控策略存在的优缺点,指出相变蓄冷系统可通过增强蓄冷系统热导率和强化传热结构来改善普通材料传热性能差的问题。最后从复合相变材料制备到系统设计优化和应用场景拓展等方面对相变蓄冷技术研究方向进行了展望。     

矿用降温服常温石蜡基相变材料制备及性能研究

对不同种类的石蜡混合、石蜡和纯组分烷烃进行混合复配,并对制备的样品进行相变温度和相变潜热研究,结果表明：矿用降温服所采用的常温石蜡基相变材料相变温度为16.9℃,相变潜热为124.2 J/g,该降温服具有很好的热舒适性和降温特性,能够满足井下降温的需要。     

相变蓄冷材料的合成及性能研究

研究了不同无机盐对单一无机盐水溶液最低共熔点的影响,结果表明:添加无机盐可降低单一无机盐水溶液的最低共熔点;添加5％无机盐Kx可以使10．9％KNO3水溶液的最低共熔点从-2．5℃下降到-5．4℃,其相变潜热为307．16 kJ／kg,从而开发出一种新的铁路冷藏车相变蓄冷材料。     

有机相变蓄冷材料中碳纳米管添加剂性能实验研究

针对有机相变蓄冷材料导热系数低、传热性能差的缺点,采用向其中添加碳纳米管,通过超声分散法及添加分散剂制备稳定分散液来改善其导热性能。对分散剂的种类、碳纳米管的质量浓度、超声时间和分散剂的浓度对碳纳米管分散稳定性的影响及添加碳纳米管对导热性能的影响进行了实验研究。研究结果表明,分散剂对碳纳米管悬浮液的稳定性具有关键作用,十二烷基苯磺酸钠(SDBS)是一种比较理想的分散剂,碳纳米管稳定分散悬浮液的最佳制备条件为:碳纳米管质量浓度0.4 g/L;分散剂SDBS质量浓度0.2 g/L;超声时间80 min。通过在有机相变蓄冷材料加入碳纳米管可以有效增大其导热系数。     

复合相变蓄冷材料研究进展及在冷链物流中的应用

分析了国内关于有机、无机、有机-无机等复合相变蓄冷材料在材料成分、制备方法及过程、蓄冷特性、特点及效果、应用对象等方面的研究进展;梳理了相变蓄冷材料在冷链物流中的典型应用现状;并对相变蓄冷材料及在冷链物流中的应用进行了展望。     

十水硫酸钠相变蓄冷材料的制备及性能研究

针对果蔬保鲜冷链运输对温度的要求,制备出一种具有适宜相变温度和潜热值的十水硫酸钠相变蓄冷材料。本研究考察了成核剂硼砂的含量对材料过冷度的影响,分析了增稠剂聚丙烯酸钠的含量对材料相分离问题的改善效果,探究了氯化铵和氯化钾的配比对材料蓄冷温度的调节效果,并进行了冷热循环测试。结果表明,十水硫酸钠水合盐体系的最优配比为：4%硼砂+0.75%聚丙烯酸钠+15%氯化铵+5%氯化钾,此时相变体系基本无过冷和相分离,相变温度为11.42℃,相变焓为97.99J/g,经过30次冷热循环后相变温度和焓值基本没有发生变化。     

相变蓄冷材料在冷链物流中的研究进展

综述了相变蓄冷材料在冷链物流中的研究进展;介绍了冷链物流在我国的发展形势;总结了国内外关于相变蓄冷材料在组成成分、方法制备、蓄冷性能及应用效果等方面的研究概况;梳理了关于冷链物流过程中的各种储运设备在结合相变蓄冷材料前后的性能对比,对相变蓄冷材料在冷链物流中的应用发展前景做出了展望。     

高吸水性树脂在蓄冷材料中的应用研究

本文对高吸水性树脂－水体系的冷冻－熔融性能、蓄冷能力等进行了研究,实验表明,它的蓄冷性能与水－冰体系相当。加工成的高吸水性树脂－水体系的薄片,传热面积大,传热效果好,作蓄冷材料应用于冷空调系统,比水－冰系统的传热性能好。     

空调相变蓄冷技术实验测试与分析

相变蓄冷系统兼备冰蓄冷系统和水蓄冷系统的特点,该技术克服了普通离心空调机组蒸发温度难以达到0℃以下、城市土地紧张无法建设大容积蓄冷槽等现实问题,为中央空调系统等提供一种更高效的蓄冷技术.     

相变蓄冷浆体材料研究进展

相变蓄冷浆体材料具有良好的流动性和高蓄冷密度,既可用作蓄冷材料,也可作为载冷剂来输送冷量,应用前景广阔。相变蓄冷浆体材料包含冰浆、笼型水合物浆体、微胶囊乳液、相变乳状液和微乳液等,其中笼型水合物又包含CO₂水合物、有机制冷剂水合物和季盐类水合物。本文综述了上述相变蓄冷浆体材料的基础物性、制备方法和流动传热特性,并介绍了水合物浆体生成的强化以及浆体流动特性的改善研究,分析比较了几种相变蓄冷材料的优缺点,列举了浆体材料在蓄冷空调系统中的典型应用,并指出了蓄冷技术未来的发展趋势,如尿素–水,乙醇–水和乙二醇–水等自然工质良好的热学性能均为其制备相变蓄冷材料提供了可能。     

新型0℃相变蓄冷材料制备及蓄冷特性

针对冷链物流应用场合,提出并制备了相变温度在0℃左右、潜热较高、过冷度较小的以质量分数5%的山梨醇水溶液为基液的相变蓄冷材料,并通过采用纳米材料对其热物性进行了优化研究,设计制作了一种可直接充冷式蓄冷保温箱,以苹果作为保温对象进行了山梨醇蓄冷保温箱的保冷性能实验。结果显示,采用纳米材料（TiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃）可以有效降低蓄冷剂溶液的过冷度并增强其热导率;当TiO₂质量分数为0.50%时,可使质量分数5%山梨醇水溶液过冷度降低至1.4℃;当TiO₂质量分数为0.40%时,5%山梨醇水溶液热导率达到最大值,为0.612W/（m·K）;山梨醇水溶液本身并无相分离现象,但因纳米材料沉淀问题需加一定量的增稠剂,最终经优化所得蓄冷材料的配比为5%山梨醇水溶液+0.40%TiO₂+1.0%聚丙烯酸钠（PAAS）,其相变温度为-2.9℃,潜热焓为293.8kJ/kg,热导率为0.62W/(m·K)。本文提出的蓄冷剂溶液可以使苹果在-1～7℃区间保温20h以上,可满足冷链物流“最后一公里”甚至更长距离冷藏运输的时间要求。     

月桂酸-正辛酸低温相变材料的制备和循环性能

相变材料在蓄冷空调系统中具有广阔的应用前景。文中利用步冷曲线法绘制了月桂酸-正辛酸溶液的相图,找到了月桂酸-正辛酸溶液的共融点,其质量比为21∶79。经差示扫描量热仪(DSC)测试得到相变温度为7.0℃,相变潜热130.8 kJ/kg,可以作为相变材料使用。对该相变材料进行充冷和放冷的实验后,用DSC测得其循环20次的相变温度为7.58℃,相变潜热为134.4 kJ/kg,循环到40次的相变温度为7.73℃,相变潜热为134.0 kJ/kg,循环稳定性能良好,适合作为蓄冷空调用低温相变材料。     

低温相变蓄冷纳米流体粘度特性实验研究

测量了TiO2-BaC12-H2O纳米流体的粘度,分析了粒子体积分数、温度对纳米流体粘度影响的变化规律.结果表明,纳米流体的粘度随TiO2粒子体积分数的增加呈加速上升的趋势,随温度呈反比变化;体积分数越高的纳米流体,在较低温度下的粘度增幅比高温时大.流变曲线表明,在所配制的体积分数内,TiO2-BaCl2-H2O纳米流...     

成核剂对蓄冷材料CaCl2溶液过冷度的影响

以氯化锶、硝酸锶、硝酸铜、硝酸锂、硝酸钴和硝酸铝为成核剂,研究了几种成核剂分别对30%氯化钙溶液过冷度的影响。结果表明,分别添加适量硝酸铜、硝酸锂、硝酸钴、硝酸铝虽能降低30%氯化钙溶液的过冷度,但会降低其相变潜热;而添加1.5%Sr(NO₃)₂或1.0%SrCl₂·6H₂O成核剂,既能有效地去除30%氯化钙溶液的过冷度,又对其相变潜热基本无影响,是较理想的成核剂。考虑到硝酸盐是无机盐材料中具有防腐性能且相变潜热值和导热系数较高的材料,故选择1.5%Sr(NO₃)₂作成核剂。     

石墨烯纳米流体相变材料蓄冷特性的数值模拟

鉴于石墨烯高导热性能的特点,将石墨烯纳米流体作为相变材料有望提高蓄冷效率。本文对水基石墨烯纳米流体相变材料的凝固特性进行了数值研究,采用焓-多孔度法追踪固液相界面,分析了石墨烯纳米片质量分数、蓄冷腔体尺寸和几何形状对凝固时间和相界面演化的影响。结果表明,相变材料凝固所需时间随着石墨烯纳米片质量分数的增大显著降低,对于直径为72mm的圆形蓄冷腔体,质量分数为1.2%的石墨烯纳米流体相变材料与去离子水相比凝固时间降低了30.1%,与已有的实验结果相符;随着圆形蓄冷腔体直径减小,石墨烯纳米流体凝固所需时间显著降低,但石墨烯纳米片对凝固的强化作用减弱;在腔体等截面积的情况下,三角形腔体内凝固过程的相界面移动速率明显大于圆形和方形腔体、更有利于促进凝固过程,3种形状腔体内初期凝固都发生在腔体底部、凝固中期相界面形状与腔体本身形状相似、凝固后期相界面趋近于圆形。     

HCFC-141b水合物空调蓄冷系统实验研究

搭建了一台容积达0.16m~3的可拆卸外置促晶/内置换热气体水合物蓄冷实验系统,在接近常压条件下对该蓄冷系统进行了HCFC-141b水合物蓄冷实验研究,观察到水合物在管外结晶生长情况,得到冷媒流量及喷淋方式对蓄冷量、水合物生成速率及水合率的影响。结果表明:HCFC-141b水合物主要在盘管的间隙中生长,具有非贴壁生长现象;冷媒流量越大,水合物蓄冷量越大,蓄冷速度越快,水合物生长速率越快,在流量992L·h~(-1)下蓄冷量达到15.2MJ,蓄冷密度126.9MJ·m~(-3);喷淋方式对它们的影响不明显;实验的水合物结晶生长过冷度较大,水合率较低,有待进一步实验提高蓄冷性能。     

用于储存自然冷能的相变材料制备及蓄冷特性

自然冷能作为新能源中的一种,清洁无污染且资源丰富,其开发利用的前景广阔。然而自然冷能的温差较小且很难直接利用,需要通过一个特殊的系统装置储存,而其核心部分是相变储能材料的制备。文中选取CaCl2.6H2O为主料,通过实验的方法研制了一种相变温度为29℃左右适合储存自然冷能的相变材料,得到20 g CaCl2.6H2O+质量分数2%SrCl2.6H2O+1 g羧甲基纤维素钠的蓄热体系比较稳定,其过冷度为1.8℃且无明显相分离现象。同时还采用了参比温度曲线法对该材料的相变潜热进行了测算,其相变潜热为144 kJ/kg。     

夏热冬冷地区相变屋面最佳相变温度的实验研究

将相变材料（phase change material,PCM）应用到夏热冬冷地区的建筑屋顶中可以有效降低屋面内表面的温度,而PCM的相变温度影响着PCM吸热和放热的起始点,所以PCM相变温度的选择至关重要。为了寻找出适合夏热冬冷地区相变屋顶的最佳相变温度,本文以4℃为温度间隔,分别将癸酸（31℃）、70%月桂酸+30%肉豆蔻（35℃）、82%月桂酸+18%硬脂酸（39℃）、月桂酸（43℃）、十六醇（48℃）填充到铝箔袋中进行封装,再用玻璃纤维隔热板将他们分割成六块大小相同的小格子,将PCM屋面和高反射率涂料结合,形成新型的高反射率PCM屋面。对6种屋面的热防护性能进行了为期3天（8月16日～8月19日）的连续监测。结果表明：当相变温度为35～39℃时屋顶隔热效果最好,相变屋顶的最大减温率（MTR）、衰减系数（DF）降低率和时滞系数（TL）分别17.64℃、16.4%和167min。     

碳纳米管/石蜡复合相变材料热性能的实验研究

以石蜡为相变材料基液,分别添加不同体积分数的碳纳米管,通过两步法制备碳纳米管/石蜡复合相变材料,并对复合相变材料的热物性参数和相变性能进行了测试和表征。搭建试验台对复合相变材料进行蓄放热实验。结果表明,复合相变材料的相变温度与纯石蜡基本一致,相变潜热随纳米颗粒的添加量增大而减小;复合相变材料的凝固强化效果随碳纳米管添加量的增大而增强,添加量为体积分数2%时,凝固速率可以提升16.3%;对于熔化过程,导热和对流换热共同作用着复合相变材料的熔化速率能否被强化。