相变蓄热材料及其相变特性的研究.pdf

北京工业大学
硕士学位论文
相变蓄热材料及其相变特性的研究
姓名:李晶
申请学位级别:硕士
专业:热能工程
指导教师:刘中良
20050501
摘要定影响物质熔点和潜热值的关键因索。熔点和潜热值是物质的固有特性,其大小盐类相变材料进行了稳定性和可靠性研究。找到一种稳定性很好的相变材料——随着我国经济的发展,对能源的需求日益增加,而能源利用效率却不高。潜热储能是利用材料在相变时吸热或放热来储能或释能的。潜热储能技术是将能量以热能的形式储存起来供需要时使用,能有效解决热能供给与需求失衡的矛盾。高性能相变材料的研究与开发是潜热储能技术研究的基础,但人们对高潜热相变材料的稳定性和可靠性问题的研究一直没能取得突破性进展,尤其是水合盐类相变材料的过冷和相分层现象长期以来一直是潜热储能技术需要解决的最主要难本文首先对相变材料的研发状况进行了广泛的调研,对有机相变材料、无机相变材料和已经商业化的相变材料进行了分类汇总。利用晶体化学键理论阐述确是由形成物质的微观结构决定的。因此,如果想提高物质的潜热值,而不改变其微观结构是不可行的。同样,改变物质的分子结构不可能独立改变物质的相变温度或相变潜热。从晶体形成热力学和晶体生长动力学方面阐述了晶体生长机理,描述了晶体结晶的全过程,并通过研究水合物的晶体结构,探索了影响水合盐类相变材料成核性能差问题的理论基础。本课题通过大量的试验工作,对多种水合八水氢氧化钡。它是目前为止所发现的具有最高潜热密度的中常温相变材料,它不存在其他水合盐类相变材料严重的过冷和相分层现象,在经历了稳刍凝固热循环之后,仍能保持较好的稳定性和可靠性。我们从晶体微观结构方面给出了八水氢氧化钡这种特殊性的理论解释。三水醋酸钠的过冷度很大,从十几度到三十几度,严重限制了它的广泛使用。我们采用添加改性剂的方法来消除或降低其过冷度。因此以三水醋酸钠为基础材料,明胶为增稠剂,按不同质量百分比添加多种成核剂配成混合物,并测试了这些混合物的稳定性和可靠性。发现以,充当成核剂,能有效抑制三水醋酸钠的过冷,并且随着循环次数的增加,混合物能保持较好的热稳定性。我们又对三水醋酸钠和其成核剂进行了晶体结构的分析,探讨了水合盐类相变材料的有效改性剂的选择原则。题。关键词:蓄热。相变,相变材料,八水氢氧化钡,三水醋酸钠摘要
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本项目研究得到谨以致谢国家钅俊跋啾浯惹炕敫咝钊鹊幕⊙芯俊国家科技攻关计划项目“物理相变蓄能新技术研究与应用”日本大金公司“高性能相变材料的研究与开发”北京市自然基金项目“中常温相变蓄热技术的理论与蓄热研究,,嗪牛嗪牛淖手
:查函日期:皇竺上独创ど关于论文使用授权的说明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑导师签名:日期签名:
第滦髀苎引言!狿⒛苊芏冉细撸梢杂行Ъ跣∽爸锰寤杓屏榛睿的显热储能和以有机、无机相交材料为代表的潜热储能的比较,可以看出潜热储能在单位体积的储能密度方面要远远高于显热储能。因此,在这三大类储能材料随着我国经济的发展,对能源的需求日益增加,对能源的依赖性也越来越大。但是,能源供给却日趋紧张,能源短缺已经成为制约我国经济发展的瓶颈。与能源紧张形成鲜明对比的是我国当前的能源利用效率低下,单位哪芎脑陡于发达国家。因此,提高能源利用效率对我国经济发展具有重要意义。蓄能技术可以有效地提高能源的利用效率。由于能源的供应和需求有很强的时间依赖性,利用蓄能技术,可以在供应大于需求时把能量储存起来,供需要时使用。蓄能,广义地讲包括电能储存技术、机械能储存技术、化学能储存技术以及热能储存技术。其中热能储存技术,也即蓄热技术是目前应用范围最广的能量储存技术,它将能量以热能的形式储存起来供需要时使用。所以蓄热技术可以解决热能供给与需求失衡的矛盾,在太阳能利用、电力的“移峰填谷”、废热和余热的回收利用、工业与民用建筑供暖和空调的节能以及航空航天、纺织工业等领域具有广泛的应用前景。能够储存热能的物质叫做储热材料。储热材料按储热的方式大体可以分为显热储热材料、潜热储热材料和化学反应储热材料三大类。显热储