【摘要】：研究了不同粒徑活性炭在不同溫度下、不同吸附方式下的吸附性能以及不同配比環(huán)氧樹(shù)脂的封裝效果。用活性炭吸附相變材料(phase change materials,PCM)癸酸-正辛酸制得相變儲(chǔ)能骨料(phase-changing energy-storing concrete,PCESA)。通過(guò)DSC測(cè)試PCM和PCESA的相變特征,用SEM圖像分析吸附材料的微觀結(jié)構(gòu)。通過(guò)不同溫度下PCM浸泡吸附率分析活性炭吸附性能,進(jìn)行了超聲波吸附與真空吸附方式下的PCM吸附性能試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,PCM與PCESA的相變特性穩(wěn)定,具有較好的熱物理性能;6mm粒徑的活性炭孔隙結(jié)構(gòu)較完好,吸附PCM的性能較好;在30℃、40℃和50℃水浴溫度下吸附率較高;真空吸附性能較其他吸附方式好;以環(huán)氧樹(shù)脂、稀釋劑與固化劑按質(zhì)量比1:0.15:0.25的配比封裝效果較好。以活性炭為基體材料吸附癸酸-正辛酸制備相變儲(chǔ)能骨料,研究了不同摻量的活性炭骨料,活性炭?jī)?chǔ)能骨料與粉煤灰對(duì)混凝土抗壓、抗拉和抗折性能的影響,以及不同摻量的硅粉對(duì)活性炭?jī)?chǔ)能骨料與粉煤灰雙摻混凝土的抗壓抗拉性能影響。試驗(yàn)結(jié)果表明:活性炭骨料和粉煤灰的摻入會(huì)降低混凝土強(qiáng)度。當(dāng)單摻10%的活性炭骨料,單摻15%的粉煤灰,雙摻10%的活性炭骨料與15%的粉煤灰時(shí),混凝土抗壓強(qiáng)度分別損失26.50%、25.42%和38.09%,抗拉強(qiáng)度分別損失16.19%、13.65%和28.25%,抗折強(qiáng)度分別損失28.54%、15.73%和33.51%。當(dāng)活性炭?jī)?chǔ)能混凝土中摻入10%的硅粉時(shí),混凝土抗壓和抗拉強(qiáng)度分別提高16%和10%。對(duì)不同摻料相變混凝土試件分別在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)3d、7d、28d、56d和90d后進(jìn)行立方體抗壓與劈裂抗拉試驗(yàn)。結(jié)果表明:單摻硅粉混凝土除3d齡期外,其他不同齡期抗壓強(qiáng)度均高于其他摻料相變混凝土;單摻粉煤灰會(huì)進(jìn)一步降低相變混凝土的強(qiáng)度,雙摻粉煤灰與硅粉在90d齡期下可達(dá)到基準(zhǔn)相變混凝土強(qiáng)度。單摻硅粉相變混凝土 7d抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)較快,增長(zhǎng)率為85.35%,56d抗拉強(qiáng)度增長(zhǎng)較快,增長(zhǎng)率為43.66%;單摻粉煤灰相變混凝土 7d抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)較快,增長(zhǎng)率為59.31%,28d抗拉強(qiáng)度增長(zhǎng)較快,增長(zhǎng)率為54.94%;雙摻硅粉與粉煤灰相變混凝土 28d抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)較快,增長(zhǎng)率為62.75%,56d抗拉強(qiáng)度增長(zhǎng)較快,增長(zhǎng)率為59.14%;單摻硅粉相變混凝土 7d和28d抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)率分別比單摻粉煤灰高26.04%和17.08%,單摻粉煤灰56d和90d抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)率分別比單摻硅粉高5.85%和 7.53%。為了觀察不同齡期(3d、7d、28d、56d和90d)相變混凝土內(nèi)部不同界面微觀結(jié)構(gòu),對(duì)破壞后的試件進(jìn)行切割取樣,通過(guò)掃描電鏡進(jìn)行觀測(cè)不同摻料混凝土試件內(nèi)部微觀形貌。結(jié)果表明:隨著齡期的增長(zhǎng),不同摻料相變混凝土各個(gè)界面過(guò)渡區(qū)都有不同程度的發(fā)展;在7d和28d齡期,粉煤灰水化反應(yīng)相對(duì)緩慢,而硅粉水化反應(yīng)相對(duì)較快,且對(duì)前期混凝土微裂縫有一定的填充效應(yīng);雙摻粉煤灰與硅粉對(duì)混凝土內(nèi)部孔隙填充效果比單摻粉煤灰和單摻硅粉都要好。為了研究相變儲(chǔ)能混凝土在不同相變循環(huán)次數(shù)下的質(zhì)量損失、外觀形貌和力學(xué)特性,以及不同摻料對(duì)相變混凝土抗凍性能的影響,設(shè)計(jì)了7組不同編號(hào)的混凝土試件進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果表明:相同的循環(huán)次數(shù)下,抗壓、拉強(qiáng)度隨著相變儲(chǔ)能骨料摻量的增加而降低;雙摻粉煤灰和硅粉組比單摻粉煤灰組與單摻硅粉組抗壓、拉強(qiáng)度損失小;單摻粉煤灰組抗壓強(qiáng)度損失最大,100次相變循環(huán)后抗壓強(qiáng)度下降24.58%;單摻粉煤灰組與單摻硅粉組100次相變循環(huán)后抗拉強(qiáng)度損失分別為27.64%、30.31%。最后研究了相變混凝土的骨料種類(lèi)及其體積分?jǐn)?shù)、摻合料種類(lèi)對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)的影響。結(jié)果顯示:基準(zhǔn)混凝土組與摻加活性炭混凝土組導(dǎo)熱系數(shù)差異不大,當(dāng)儲(chǔ)能骨料摻量增加,導(dǎo)熱系數(shù)也明顯增大,幾乎呈線(xiàn)性增長(zhǎng);單摻粉煤灰導(dǎo)熱系數(shù)明顯高于未摻組但比單摻硅粉組導(dǎo)熱性能略差,雙摻粉煤灰與硅粉組導(dǎo)熱系數(shù)略高于單摻粉煤灰組。圖43表20參67
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TU528
【圖文】：

種煤質(zhì)柱狀活性炭，它比表面積大，內(nèi)部微孔結(jié)構(gòu)豐富，試驗(yàn)取用三種不同粒徑逡逑的活性炭作為吸附封裝材料，直徑分別為４ｍｍ、６ｍｍ、８ｍｍ，材料性能見(jiàn)表２－１，逡逑不同粒徑的活性炭如圖２－１。逡逑表２－１不同粒徑活性炭的性能指標(biāo)逡逑Ｔａｂｌｅ邋２－１邋Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ邋ｉｎｄｅｘ邋ｏｆ邋ａｃｔｉｖａｔｅｄ邋ｃａｒｂｏｎ邋ｗｉｔｈ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｐａｒｔｉｃｌｅ邋ｓｉｚｅｓ逡逑品名邐產(chǎn)品規(guī)格／ｍｍ邐裝填密度ｇ／丨邐碘值ｍｇ／ｇ逡逑煤質(zhì)柱狀活性炭邐０４邐５００？５５０邐４００？６００逡逑煤質(zhì)柱狀活性炭邐０＞６邐５５０？６００邐６００？９００逡逑煤質(zhì)柱狀活性炭邐０８邐６００？６５０邐９００？１０００逡逑４ｍｍ邋Ｌ邐６ｍｍ邐８ｍｍ逡逑ｍｍ邋ＷＫＢ邐ｗｍ逡逑圖２－１不同粒徑的煤質(zhì)柱狀活性炭逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｃｏａｌ－ｌｉｋｅ邋ｃｏｌｕｍｎａｒ邋ａｃｔｉｖａｔｅｄ邋ｃａｒｂｏｎ邋ｗｉｔｈ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｐａｒｔｉｃｌｅ邋ｓｉｚｅｓ逡逑將原料活性炭（簡(jiǎn)稱(chēng)原炭）經(jīng)電熱鼓風(fēng)恒溫干燥箱烘干至恒重，計(jì)算得原料逡逑活性炭含水量在３．２％－４．２％范圍內(nèi)。進(jìn)行原炭、原炭烘干、過(guò)水炭烘干的吸水率逡逑試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖２－２所示�；钚蕴康奈视�(jì)算公式如下：逡逑ｗ＝邋Ｗｌ－￣－２ｘｌ００％邐（２－１）逡逑式中：逡逑ｗ—活性炭吸水率；逡逑一活性炭烘干吸水后質(zhì)量；逡逑ｍ２邋一活性炭供干質(zhì)量。逡逑－１０－逡逑

逡逑由圖２－２可知，原炭的吸附性能明顯低于原炭烘干與過(guò)水炭烘干，且過(guò)水炭逡逑烘干（即原炭經(jīng)過(guò)清水沖洗后烘干）比原炭烘干的吸水性能略高。說(shuō)明原炭在生逡逑產(chǎn)和運(yùn)輸過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很多細(xì)小粉狀活性炭覆蓋其表面，影響其吸附性能，且含逡逑水量對(duì)活性炭的吸附性能有影響。所以為了制備吸附材料應(yīng)將原炭用清水進(jìn)行沖逡逑洗去除表面附著的粉狀活性炭，再經(jīng)過(guò)電熱鼓風(fēng)恒溫干燥箱烘干至恒重，密封保逡逑存待用。逡逑１８邋ｒ逡逑１６逡逑？＾＇逡逑？１２－逡逑１邋＾逡逑原炭逡逑８邋－邐－？－原炭烘千逡逑過(guò)水炭烘千逡逑０邋Ｉ邋Ｉ邋■邋Ｉ邋．邋Ｉ邋■邋１邋．邋Ｉ邋．邋Ｉ邋■邋Ｉ邋■邋Ｉ邋．邋Ｉ邋．邋ｉ邋■邋ｉ逡逑１５邋２０邋２５邋３０邐３５邐４０邐４５邋５０邋５５邋６０邋６５逡逑時(shí)間（ｍｉｎ）逡逑圖２－２邋８ｍｍ原炭處理前后吸水率逡逑Ｆｉｇ．邋２－２邋Ｗａｔｅｒ邋ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ邋ｏｆ邋８ｍｍ邋ｒａｗ邋ｃａｒｂｏｎ邋ｂｅｆｏｒｅ邋ａｎｄ邋ａｆｔｅｒ邋ｔｒｅａｔｍｅｎｔ逡逑２．２相變材料的性能逡逑癸酸為無(wú)錫市展望化工試劑有限公司提供的化學(xué)純?cè)噭ǎ茫�，即純度９８％逡逑以上）；正辛酸為廣東翁江化學(xué)試劑有限公司提供的分析純?cè)噭ǎ粒�，即純度逡逑９９％以上）。本試�?yàn)的相變材料為癸酸－正辛酸（如圖２－３）是按質(zhì)量比３０邋：邋７０混逡逑合經(jīng)超聲波清洗機(jī)（ＱＴ１９９０，北京科璽有限公司生產(chǎn)，如圖２－４）振蕩制得。逡逑圖２－３相變材料癸酸－正羊酸邐ＳＩ邋２－４超聲波清洗機(jī)逡逑Ｆｉｇ．

逡逑活性炭吸附相變材料之后即得到相變儲(chǔ)能骨料（ＰＣＥＳＡ）。圖２－５為相變材逡逑料癸酸－正辛酸與相變儲(chǔ)能骨料的ＤＳＣ邋（Ｑ２００，美國(guó)ＴＡ公司生產(chǎn)）曲線(xiàn)。由圖逡逑可知ＰＣＭ和ＰＣＥＳＡ的ＤＳＣ測(cè)試曲線(xiàn)走勢(shì)基本一致。另外表２－２為ＤＳＣ測(cè)試結(jié)逡逑果。由表中數(shù)據(jù)可知，ＰＣＭ和ＰＣＥＳＡ的熔融相變峰值溫度分別為３．６６°Ｃ和逡逑２．７６°Ｃ，凝固相變峰值溫度分別為－４．２４°Ｃ和－３．８；ＴＣ；熔融相變焓分別為１１１．３Ｊ玄１逡逑和３７．７６９Ｊ邋？邋ｇ４，凝固相變焓分別為１０７．０Ｊ邋？邋ｇ４和２９．６９Ｊ邋？邋ｇ—１。可知ＰＣＥＳＡ對(duì)逡逑ＰＣＭ的相變溫度范圍影響較小，但對(duì)相變焓的影響較大。逡逑文獻(xiàn)［８］指出ＰＣＥＳＡ的相變溫度范圍會(huì)隨著相變材料的體積分?jǐn)?shù)增加而變逡逑大，由于活性炭吸附癸酸－正辛酸并沒(méi)有達(dá)到完全飽和，ＰＣＭ在相變過(guò)程中體積逡逑變化不會(huì)受到約束，因此活性炭對(duì)癸酸－正辛酸的相變溫度范圍影響較�。欢噱义献冹视绊戄^大是因?yàn)閺?fù)合相變材料的潛熱儲(chǔ)能效果與吸附介質(zhì)和被吸附對(duì)象的逡逑比例密切相關(guān)由于活性炭只吸附了邋２５％左右的ＰＣＭ

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張偉平;童菲;邢益善;顧祥林;;混凝土導(dǎo)熱系數(shù)的試驗(yàn)研究與預(yù)測(cè)模型[J];建筑材料學(xué)報(bào);2015年02期

2 葛文彬;孫道勝;王愛(ài)國(guó);肖力;劉繼虎;;相變儲(chǔ)能建筑材料的研究進(jìn)展及其應(yīng)用[J];化工新型材料;2015年02期

3 周靚;石偉;王春偉;;相變材料對(duì)水泥混凝土性能的影響[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(交通科學(xué)與工程版);2014年04期

4 王培銘;趙國(guó)榮;張國(guó)防;;聚合物水泥混凝土的微觀結(jié)構(gòu)的研究進(jìn)展[J];硅酸鹽學(xué)報(bào);2014年05期

5 周雙喜;榮茂閣;左晟;楊雷;鄭惠英;吳坤鑫;熊超琴;楊明;;復(fù)合相變儲(chǔ)能材料在大體積混凝土中的控溫性能[J];華東交通大學(xué)學(xué)報(bào);2013年04期

6 李菁若;朱洪洲;周超;何麗紅;曹雪娟;;PEG/陶粒相變顆粒的制備及儲(chǔ)熱性能研究[J];新型建筑材料;2013年06期

7 楊獻(xiàn)章;胡柏學(xué);廖春芳;凌劍興;高英力;黃浩;;相變控溫技術(shù)在橋梁防凍工程的應(yīng)用[J];公路工程;2013年01期

8 高桂波;錢(qián)春香;岳欽艷;王勇威;魯統(tǒng)衛(wèi);;預(yù)填埋相變材料對(duì)混凝土水化熱溫升的降低效果[J];山東大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2011年06期

9 李磊;劉衛(wèi)東;李棲彤;趙國(guó)良;;引氣混凝土導(dǎo)熱系數(shù)試驗(yàn)與分析[J];河北工程大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年03期

10 王彩輝;孫偉;蔣金洋;孫國(guó)文;喬運(yùn)峰;;水泥基復(fù)合材料在多尺度方面的研究進(jìn)展[J];硅酸鹽學(xué)報(bào);2011年04期

本文編號(hào)：2800812