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《畢業(yè)論文-納米復合相變蓄能材料性能研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、中國科學技術大學碩士學位論文納米復合相變蓄能材料性能研究作者姓名：盧大杰學科專業(yè)：制冷及低溫工程導師姓名：胡艽副教授完成時間：二O一二年六月二日『IfNlIMIll[1llfllY2126112UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationformaster，SdegreeStudyofPerformanceofPhaseChangeMaterialsWithNano_particlesAuthor’SName：LuDajieSpeciali
2、ty：RefrigerationandCryogenicEngin,eering一一Supervisor：AssociatePro￡HuPengFinishedtime：June2加，2012摘要摘要太陽能是重要的可再生清潔能源，但穩(wěn)定性差，因此在太陽能熱利用中需要蓄熱。另外蓄能技術也可用于工業(yè)余熱回收、制冷熱泵、分布式能源等系統(tǒng)以提高系統(tǒng)性能。相變材料(PhaseChangeMaterials，PCMs)是重要的蓄能材料，由于具有儲能密度高、相變溫度穩(wěn)定等特點而受到重視。但目前PCMs還存在～些缺
3、陷，限制了工程應用。本文提出并對納米復合PCMs的相變蓄熱性能開展了研究工作，研究結果對提高PCMs性能，優(yōu)化設計相變蓄熱器具有重要的指導意義。三水合醋酸鈉(Sodiumacetatetrihydrate，SAT)是一種典型的水合鹽類相變材料，具有較高的儲能密度和熱導率，但在凝固過程中易過冷和相分離，因此應用時需要有效的成核劑和增稠劑。本文實驗分析了幾種納米材料(砧N、Si3N4、ZrB2、Si02、BC4、SiB6)對SAT的成核效果，結果表明質量分數(shù)5％或4％的si3N4、10％ZrB2、5％A
4、1N在自然分散下就能夠消除SAT的過冷度，質量分數(shù)2％的Si02在熔化的SAT中經(jīng)磁力攪拌和超聲分散后能夠消除其過冷度。納米材料的粒度分析結果表明粒度分布在幾十納米到300納米左右的納米材料有較好的成核效果。通過光學顯微鏡觀察到納米A1N顆粒與SAT復合材料的結晶過程，通過500次熱穩(wěn)定性循環(huán)實驗驗證了納米A1N成核劑具有較好的長期穩(wěn)定性效果。微觀觀察和TG．DTA實驗還證實了CMC是SAT的一種較好的增稠劑，能夠減小SAT的結晶粒度，提高失水溫度。季戊四醇(Pentaerythritol，PE)是
5、一種中低溫有機相變材料。通過DSC實驗及非等溫結晶動力學分析，表明納米顆粒對季戊四醇的結晶性能有較大的影響，能夠促進季戊四醇的結晶、減少過冷度起到異相成核的作用。應用多種非等溫結晶動力學模型比較，結果表明莫志深法能夠較好的處理季戊四醇的非等溫結晶問題。組合式相變材料較單一相變材料具有優(yōu)越的傳熱和熱力學性能，本文基于熱力學有效能(煙)分析推導了使用不同相變材料數(shù)時的最佳相變溫度的理論計算公式，并根據(jù)最佳相變溫度推導出螺激率隨著相變材料數(shù)的變化關系。以實際余熱溫度為例計算了最佳相變溫度與最佳媚擻率，并根
6、據(jù)文獻調研的一些相變材料的性質給出了最佳相變溫度所對應的相變材料的組合。最后，本文用Fluent模擬了三種相變蓄熱器在相同的工況和幾何參數(shù)下相變蓄熱過程，結果表明，肋片管蓄熱器比光管蓄熱器有更大的傳熱效率，而在肋片密集度逐步增大的非均勻肋片管蓄熱器的傳熱性能優(yōu)于均勻布置肋片管蓄熱器。關鍵詞：相變蓄熱材料納米顆粒三水合醋酸鈉季戊四醇組合式相變材料強化傳熱Fluent模擬Abstract————————————————————————————————————————————————一AbstractSo
7、larenergyisanimportantrenewable，cleanbutunstableenergysource．Therefore，itsthermalutilizationrequiresanefficientthermalstorage．Manyo也erheatenergyutilizationsystems，suchasindustrialwasteheatrecoverysystem，refrigerationandheatpumpsystem，andDistributedComb
8、inedCooling，HeatingandPower(CCHP)systemmayalsoneedthermalstoragetechniquetoimprovesystemperformances．Becauseofhavinglargelatentheatandconstantphasechangetemperatures，phasechangematerials(PCMs)areconsideredasthepromisingmediumsforthermal
