本文關(guān)鍵詞：基于石墨尾礦制備的復(fù)合相變儲能結(jié)構(gòu)儲熱性能研究

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【摘要】：近年來隨著工業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展,大量的工業(yè)固體廢棄物也隨之急劇增長,如何使工業(yè)固體廢棄物得到有效、合理利用一直是世界各國共同關(guān)心的問題。此外,面對不可再生能源日益枯竭,提高能源利用率與開發(fā)可再生能源成為能源研究領(lǐng)域的主要方向,相變材料具有熱能儲存和溫度調(diào)節(jié)控制的功能,但單一的相變材料可能存在導(dǎo)熱性差等不足,因此,利用相變材料與以工業(yè)固體廢棄物制備的多孔基體等復(fù)合形成相變儲能結(jié)構(gòu)等的研究、探索具有重要意義和實用價值。本論文以石墨尾礦制備出多孔陶瓷結(jié)構(gòu),通過十八烷、月桂酸和納米銅制備十八烷-月桂酸/納米銅復(fù)合相變材料,采用自發(fā)熔融浸滲法將十八烷-月桂酸/納米銅復(fù)合相變材料與石墨尾礦多孔陶瓷結(jié)構(gòu)復(fù)合制得復(fù)合相變儲能結(jié)構(gòu)并對其主要性能進行表征,構(gòu)建實驗測試系統(tǒng)對其儲熱性能進行了實驗測試。主要的研究內(nèi)容如下:1.利用石墨尾礦制備多孔陶瓷結(jié)構(gòu) 由石墨尾礦通過添加造孔劑法并采用模壓成型制備多孔陶瓷結(jié)構(gòu),并對不同含量的造孔劑、粘結(jié)劑對多孔陶瓷結(jié)構(gòu)性能的影響進行了分析:選取膨潤土作為粘結(jié)劑,不僅增加了石墨尾礦的粘結(jié)性,而且降低了燒結(jié)溫度;選擇碳粉作為造孔劑,孔徑分布均勻且無殘留;結(jié)合石墨尾礦多孔陶瓷結(jié)構(gòu)的晶相與微觀分析結(jié)果得到石墨尾礦多孔陶瓷最終的配方及工藝條件:石墨尾礦用量74%,碳粉用量20%,膨潤土含量6%,水份含量13%,骨料粒度為75μm-97μm,保溫時間為60min,成型壓力9MPa,燒結(jié)溫度為1125℃。2.十八烷-月桂酸/納米銅復(fù)合相變材料的制備與表征按照摩爾比6:4將十八烷與月桂酸混合并加入納米銅粉制備出十八烷-月桂酸/納米銅復(fù)合相變材料,通過采用NETZSCH STA449F3同步熱分析儀和DRE-2C導(dǎo)熱系數(shù)測定儀對其主要熱物理性能參數(shù)(包括相變溫度、相變潛熱、導(dǎo)熱系數(shù)和比熱)進行了測試,測試得到其主要熱物理性能為:相變溫度為24.19℃、相變潛熱為167.2kJ·kg-1、導(dǎo)熱系數(shù)為0.341W·m-1·K-1、密度為871kg·m-3、比熱為1768J·kg-1·K-1,并通過對其進行多次儲、放熱循環(huán)實驗檢驗其熱穩(wěn)定性。3.復(fù)合相變儲能結(jié)構(gòu)的制備與表征將制備好的十八烷-月桂酸/納米銅復(fù)合相變材料加熱至熔融狀態(tài),利用熔融自發(fā)浸滲法(浸滲溫度為70℃,浸滲時間為60min,壓力為常壓)與石墨尾礦多孔陶瓷結(jié)構(gòu)復(fù)合制得復(fù)合相變儲能結(jié)構(gòu),再通過抗彎測試、X射線衍射、SEM、DSC對其主要的力學(xué)性能和熱物理性能進行了表征。4.復(fù)合相變儲能結(jié)構(gòu)儲熱性能的測試與分析為了檢驗制備的復(fù)合相變儲能結(jié)構(gòu)究竟具有怎樣的儲熱性能,構(gòu)建了由相變儲能實驗測試裝置、可調(diào)流量風(fēng)機、可調(diào)溫度的電加熱器、管道及閥門組成的實驗測試系統(tǒng),通過在復(fù)合相變儲能結(jié)構(gòu)的表面布置多個測溫點,將復(fù)合相變儲能結(jié)構(gòu)置于相變儲能實驗測試裝置內(nèi),讓溫度為50℃的熱空氣分別以五個不同的流速流過實驗測試系統(tǒng),通過安裝在多個測溫點的熱電偶、采用DH3816溫度測試儀和裝有相應(yīng)軟件的計算機對其相變過程進行測試,得到了相變儲能實驗測試裝置出口及復(fù)合相變儲能結(jié)構(gòu)、多孔陶瓷結(jié)構(gòu)各測點溫度隨時間變化的規(guī)律。實驗測試結(jié)果表明:復(fù)合相變儲能結(jié)構(gòu)在升溫過程的儲熱過程由顯熱儲熱、潛熱儲能兩部分組成,并說明復(fù)合相變儲能結(jié)構(gòu)的儲熱性能優(yōu)良、能夠起到控溫作用。本論文的研究工作及其所取得的研究成果為石墨尾礦的綜合利用提供了新途徑,為以石墨尾礦多孔陶瓷為基的復(fù)合相變儲能結(jié)構(gòu)制備提供較為可靠的實驗依據(jù)和技術(shù)基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：石墨尾礦 多孔陶瓷結(jié)構(gòu) 復(fù)合相變材料 復(fù)合相變儲能結(jié)構(gòu) 儲熱性能
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD926.4;TB34
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 緒論13-32
• 1.1 相變材料概述13-21
• 1.1.1 相變材料的分類13-18
• 1.1.2 相變材料的研究進展18-21
• 1.2 復(fù)合相變儲能結(jié)構(gòu)概述21-30
• 1.2.1 復(fù)合相變儲能結(jié)構(gòu)的制備方法21-23
• 1.2.2 常用于與相變材料復(fù)合的多孔結(jié)構(gòu)23-28
• 1.2.3 復(fù)合相變儲能結(jié)構(gòu)的應(yīng)用28-30
• 1.3 本課題研究的目的意義和研究內(nèi)容30-32
• 1.3.1 研究的目的意義30-31
• 1.3.2 主要研究內(nèi)容31-32
• 第二章 研究所用的主要原料和研究方法32-43
• 2.1 主要原料32-34
• 2.1.1 石墨尾礦32
• 2.1.2 造孔劑32-33
• 2.1.3 粘結(jié)劑33
• 2.1.4 十八烷33-34
• 2.1.5 月桂酸34
• 2.2 研究所需各種原料和主要儀器設(shè)備34-35
• 2.2.1 研究所需的各種原料34
• 2.2.2 研究所需的主要儀器設(shè)備34-35
• 2.3 研究方法35-42
• 2.3.1 復(fù)合相變儲能結(jié)構(gòu)的制備35-39
• 2.3.2 復(fù)合相變儲能結(jié)構(gòu)的性能測試39-41
• 2.3.3 復(fù)合相變儲能結(jié)構(gòu)的儲熱性能研究41-42
• 2.4 本章小結(jié)42-43
• 第三章 石墨尾礦多孔陶瓷結(jié)構(gòu)的制備與性能研究43-59
• 3.1 引言43
• 3.2 實驗部分43-49
• 3.2.1 實驗原料及儀器43-44
• 3.2.2 石墨尾礦多孔陶瓷結(jié)構(gòu)的制備44-49
• 3.3 石墨尾礦多孔陶瓷結(jié)構(gòu)性能測試與分析49-57
• 3.3.1 顯氣孔率的測試與分析49-52
• 3.3.2 抗彎強度的測試與分析52-56
• 3.3.3 石墨尾礦多孔陶瓷結(jié)構(gòu)晶相組成的測試與分析56-57
• 3.3.4 石墨尾礦多孔陶瓷結(jié)構(gòu)顯微結(jié)構(gòu)的測試與分析57
• 3.4 本章小結(jié)57-59
• 第四章 以石墨尾礦多孔陶瓷為基的復(fù)合相變儲能結(jié)構(gòu)制備59-79
• 4.1 復(fù)合相變材料的制備59-62
• 4.1.1 實驗原料59
• 4.1.2 實驗器材59-60
• 4.1.3 十八烷-月桂酸復(fù)合相變材料的制備60-62
• 4.2 復(fù)合相變材料的性能測試與分析62-66
• 4.2.1 復(fù)合相變材料的DSC測試62-63
• 4.2.2 復(fù)合相變材料的導(dǎo)熱系數(shù)和比熱測試63
• 4.2.3 復(fù)合相變材料的熱穩(wěn)定性分析63-66
• 4.3 復(fù)合相變儲能結(jié)構(gòu)的制備66-72
• 4.3.1 復(fù)合相變儲能結(jié)構(gòu)制備的理論基礎(chǔ)66-68
• 4.3.2 制備復(fù)合相變儲能結(jié)構(gòu)實驗條件的確定68-70
• 4.3.3 復(fù)合相變儲能結(jié)構(gòu)制作程序70-72
• 4.4 復(fù)合相變儲能結(jié)構(gòu)的表征72-77
• 4.4.1 復(fù)合相變儲能結(jié)構(gòu)抗彎強度的測試72-73
• 4.4.2 復(fù)合相變儲能結(jié)構(gòu)X射線衍射的分析73-74
• 4.4.3 復(fù)合相變儲能結(jié)構(gòu)SEM分析74-75
• 4.4.4 復(fù)合相變儲能結(jié)構(gòu)相變溫度與相變潛熱測試75-76
• 4.4.5 復(fù)合相變儲能結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱系數(shù)和比熱測試76
• 4.4.6 復(fù)合相變儲能結(jié)構(gòu)熱循環(huán)穩(wěn)定性測試76-77
• 4.5 本章小結(jié)77-79
• 第五章 復(fù)合相變儲能結(jié)構(gòu)儲熱性能的測試與分析79-93
• 5.1 實驗裝置的設(shè)計制作79-81
• 5.2 實驗方案的確定81-84
• 5.2.1 實驗流體及其溫度的選定81
• 5.2.2 氣體流量的選擇81
• 5.2.3 測溫點的布置81-82
• 5.2.4 整個實驗測試系統(tǒng)的建立82-83
• 5.2.5 實驗測試數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)83-84
• 5.2.6 實驗測試流程84
• 5.3 儲熱實驗測試結(jié)果84-90
• 5.4 儲熱實驗測試結(jié)果分析90-91
• 5.5 本章小結(jié)91-93
• 第六章 結(jié)論與展望93-96
• 6.1 結(jié)論93-94
• 6.2 展望94-96
• 致謝96-97
• 參考文獻97-104
• 附錄 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文104

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3 高U，

本文編號：872893