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定形相变储能建筑材料的制备及热性能研究

作 者: 李飞
导 师: 马烽
学 校: 山东轻工业学院
专 业: 应用化学
关键词: 定形 相变 建筑材料 储能 热性能
分类号: TB34
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
下 载: 48次
引 用: 2次
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内容摘要


相变材料在其发生相变化的过程中,可以从环境中吸收或放出大量的热量或冷量,实现能量在不同时间和空间的转换,同时保持自身的温度基本不变。将相变材料应用于建筑节能领域,可以提高墙体的保温能力,减少因空气流动造成的室内温度波动,从而达到节能降耗的目的。本文采用十六醇/棕榈酸的低共熔混合物(HA-PA)和十六醇/月桂酸的低共熔混合物(HA-LA)作为相变材料。通过真空熔融浸渗的方法,将HA-PA和HA-LA填充到多孔膨胀珍珠岩基体材料中,制备了两种新型的定形相变材料(HA-PA/EP和HA-LA/EP)。将HA-PA相变材料与普通建筑材料粉煤灰和陶土相混合,并用环氧树脂对其进行包覆,制备了陶土储能小球(HA-PA/PC Ball)和粉煤灰储能小球(HA-PA/FA Ball)。通过压汞法对膨胀珍珠岩基体的孔结构进行了分析,测得膨胀珍珠岩的中值孔径为899.6 nm,比表面积为8.56 m2/g。采用扫描电镜对膨胀珍珠岩基体以及定形相变材料进行了形貌分析。结果表明,膨胀珍珠岩的基体内部有大量的孔道结构,而且相变材料已经浸渗到膨胀珍珠岩的内部孔隙中。由于表面张力的作用,浸渗到孔道结构中的相变材料不会在发生相变的过程中渗漏出来。采用DSC测试,对HA-PA/EP、HA-LA/EP、HA-PA/PC Ball和HA-PA/FA Ball的热物理性能进行了分析。测得HA-PA/EP的相变温度为41.54℃,相变焓为137.6 J /g;HA-LA/EP的相变温度为26.54℃,相变焓为121.4 J/g;HA-PA/PC Ball的相变温度为45.15℃,相变焓值为77.25 J/g;HA-PA/FA Ball的相变温度为44.82℃,相变焓为67.59 J/g。定形相变材料的相变温度在20~50℃之间,适合应用于工业余热回收和建筑节能领域。通过温度-时间曲线法对制备的定形相变材料进行了传热性能测试,采用在定形相变材料中添加质量分数为10%的石墨来提高定形相变材料的导热性能。

全文目录


摘要  9-10
ABSTRACT  10-12
第1章 绪论  12-24
  1.1 课题背景及研究意义  12-13
  1.2 相变储能研究概述  13-15
  1.3 用于建筑结构的相变材料的分类  15-17
    1.3.1 结晶水合盐  15-16
    1.3.2 石蜡类  16
    1.3.3 脂肪酸类  16-17
  1.4 相变材料与建材基体的结合方法  17-19
    1.4.1 直接混合法  17
    1.4.2 间接混合法  17-19
  1.5 相变储能建筑材料的应用  19-22
    1.5.1 被动蓄能相变建筑围护结构  19-20
    1.5.2 添加相变材料的混凝土砌块  20
    1.5.3 相变材料整合空间加热  20-22
  1.6 相变储能建筑材料研究中存在的主要问题  22
  1.7 本文主要研究内容  22-24
第2章 相变储能建筑材料的热力学基础  24-31
  2.1 相平衡和相图基础  24-28
    2.1.1 相平衡和吉布斯相律  24-25
    2.1.2 吉布斯相律的推导  25
    2.1.3 相图原理及规则  25-26
    2.1.4 具有低共熔点的二元体系的相图  26-28
  2.2 相平衡测定与热分析方法  28-30
    2.2.1 加热或冷却曲线法  28
    2.2.2 差热分析法  28
    2.2.3 DSC 热分析  28-30
  2.3 小结  30-31
第3章 多孔相变储能建筑材料的制备  31-50
  3.1 实验原料及仪器  32-33
    3.1.1 原料  32-33
    3.1.2 仪器  33
  3.2 实验过程  33-37
    3.2.1 低共熔混合物二元体系的理论计算  33-35
    3.2.2 二元体系固液相平衡的测定  35-36
    3.2.3 相变储能建筑材料的制备  36-37
  3.3 测试与分析  37-38
    3.3.1 形貌分析  37
    3.3.2 DSC 分析  37
    3.3.3 化学相容性分析  37
    3.3.4 热稳定性分析  37-38
  3.4 结果与讨论  38-47
    3.4.1 相图的绘制  38
    3.4.2 相变储能建筑材料的制备工艺条件的优化  38-41
    3.4.3 形貌分析  41-42
    3.4.4 DSC 分析  42-44
    3.4.5 化学相容性分析  44-46
    3.4.6 热稳定性分析  46-47
  3.5 小结  47-50
第4章 相变储能建筑材料传热性能的研究  50-59
  4.1 原料及仪器  50-51
    4.1.1 原料  50-51
    4.1.2 仪器  51
  4.2 实验过程  51-52
    4.2.1 HA-PA 相变储能小球的制备  51
    4.2.2 相变储能建筑材料导热性能测试  51-52
  4.3 分析与测试  52
    4.3.1 DSC 分析  52
    4.3.2 传热性能测试  52
  4.4 结果与讨论  52-58
    4.4.1 膨胀珍珠岩基定形相变材料的传热性能分析  52-53
    4.4.2 陶土基储能小球的传热性能分析  53-55
    4.4.3 粉煤灰基储能小球的传热性能分析  55-58
  4.5 小结  58-59
第5章 结论  59-60
  5.1 结论  59
  5.2 展望  59-60
参考文献  60-64
致谢  64-65
在学期间主要科研成果  65
  一、发表学术论文  65

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 功能材料
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