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纳米流体相变蓄冷材料的热物性及小型蓄冷系统特性研究

作　者: 何钦波
导　师: 童明伟
学　校: 重庆大学
专　业: 制冷及低温工程
关键词: 纳米流体低温工业蓄冷过冷度潜热导热系数
分类号: TB383
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

蓄冷是实现电网移峰填谷的有效手段,目前主要用于空调蓄冷,随着技术的发展,可望扩大它的应用范围,研究和发展工业低温蓄冷技术具有极大的理论和实用意义。提高液体导热系数的一种有效方法是在液体中悬浮纳米级的金属、非金属或聚合物固体粒子,本文结合纳米技术开发了一种适用于啤酒工业的低温相变蓄冷材料,其基本配方是,在低温共晶盐(BaCl2-H2O 溶液)蓄冷材料中,采用分散技术,悬浮少量纳米尺度(20nm)的TiO2粒子。本文围绕纳米流体成核过冷度、纳米流体的热物性测量及蓄释冷特性,展开了以下几个方面的工作: 1.纳米流体成核过冷度的实验研究对纳米流体进行蓄/释冷实验,结果表明纳米粒子可以降低基液成核过冷度,且随着粒子体积分数的增大,其过冷度呈线性下降。当体积分数为1.13vol%时,基本可以消除过冷度。2.纳米流体相变潜热、相变温度、比热的实验测量采用差示扫描量热仪(DSC)测量了纳米流体的相变潜热、相变温度及比热,其潜热值在254.2～279.5kJ/kg 范围内,相变温度为-8.5℃左右,在经过50 次的蓄/释冷实验后,其相变潜热和相变温度基本都很稳定,说明本蓄冷材料热稳定性很好3.纳米流体的导热系数测量研制了一套瞬态热线装置, 测量了不同体积分数的纳米流体的导热系数,实验结果表明在液体中添加纳米粒子显著增加了基液的导热系数,且导热系数随纳米粒子体积分数的增加而增大。4.纳米流体蓄释冷特性实验研究通过在相同的条件下对纳米流体与共晶盐溶液进行蓄释冷实验比较,结果表明全部结晶完毕,纳米流体所花时间要比共晶盐溶液少的多,在同样的时间内纳米流体的蓄冷量比共晶盐溶液多,释冷量和释冷率及换热系数,纳米流体都要大于共晶盐溶液。

全文目录

中文摘要  4-6
英文摘要  6-12
主要符号表  12-14
1 绪论  14-28
  1.1 蓄冷技术的背景与意义  14-15
    1.1.1 发展蓄冷技术的背景  14
    1.1.2 应用蓄冷技术的意义  14-15
  1.2 蓄冷技术概述  15-20
    1.2.1 蓄冷技术国内外发展动态  15-16
    1.2.2 各种蓄冷空调方式  16-18
    1.2.3 蓄冷系统的运行模式  18-19
    1.2.4 当前蓄冷技术研究的热点及展望  19-20
  1.3 相变蓄冷材料  20-21
    1.3.1 对相变蓄冷材料的要求  20-21
    1.3.2 相变蓄冷材料的分类  21
  1.4 相变蓄冷材料的最新进展  21-25
  1.5 本文课题研究背景  25-27
  1.6 本文主要工作内容  27
  1.7 本章小结  27-28
2 纳米流体相变蓄冷材料成核过冷度实验分析  28-38
  2.1 晶体成核理论简介  28-32
    2.1.1 结晶的热力学条件  28-29
    2.1.2 晶核的形成  29-32
  2.2 纳米流体成核过冷度实验  32-34
    2.2.1 实验装置  32-33
    2.2.2 实验原理  33-34
    2.2.3 实验过程  34
  2.3 实验结果及分析  34-37
  2.4 纳米粒子对基液结晶影响机理分析  37
  2.5 本章小结  37-38
3 纳米流体相变蓄冷材料融解热及比热的 DSC 测试  38-56
  3.1 融解热的实验测试  38-49
    3.1.1 实验原理  38-40
    3.1.2 实验仪器  40-42
    3.1.3 系统校正  42-43
    3.1.4 实验过程与步骤  43-44
    3.1.5 系统可靠性检验  44-45
    3.1.6 纳米流体融解热测试  45
    3.1.7 测量结果及分析  45-49
  3.2 纳米流体的比热实验测试  49-54
    3.2.1 实验原理  49-50
    3.2.2 测量过程  50-51
    3.2.3 测量结果及分析  51-54
  3.3 本章小结  54-56
4 纳米流体相变蓄冷材料的导热系数研究  56-68
  4.1 纳米流体导热系数测量  56-66
    4.1.1 瞬态热线法原理  57-58
    4.1.2 实验装置  58-60
    4.1.3 实验系统的检验性测试  60-62
    4.1.4 误差分析  62-64
    4.1.5 实验结果及分析  64-66
  4.2 纳米流体增大导热系数的机理分析  66-67
  4.3 本章小结  67-68
5 纳米流体相变蓄冷材料蓄释冷特性实验研究  68-86
  5.1 实验装置  68
  5.2 主要设备  68-70
  5.3 实验参数的测量  70-72
  5.4 实验方法与过程  72
  5.5 测试结果及分析  72-79
    5.5.1 基本概念  72-73
    5.5.2 蓄冷结果及分析  73-76
    5.5.3 释冷结果及分析  76-79
  5.6 传热分析  79-84
    5.6.1 蓄冷传热过程分析  79-82
    5.6.2 释冷传热过程分析  82-84
  5.7 本章小结  84-86
6 结论及建议  86-88
致谢  88-90
参考文献  90-94
附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录  94-96
独创性声明  96
学位论文版权使用授权书  96

纳米流体相变蓄冷材料的热物性及小型蓄冷系统特性研究

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