秸稈定形相變材料的應(yīng)用基礎(chǔ)研究

【摘要】：隨著人們居住環(huán)境的改善,室內(nèi)舒適度的要求越來越高,建筑能耗也隨之增加。研究表明建筑能耗占全民總能耗中約35%。選擇合適的相變材料(PCM),通過一定方法使其封裝于建筑物的墻體、天花板及地板中,可降低室內(nèi)氣溫波動(dòng),增加人體的舒適度,減少因建筑物致冷與取暖的能耗。另一方面,農(nóng)作物秸稈是一種可再生的資源,我國每年秸稈總產(chǎn)量約7億t,大部分秸稈被焚燒,對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。秸稈輕質(zhì)、多孔的性質(zhì)使其具有良好的保溫隔熱性能。因此,本研究以制備出具有隔熱特點(diǎn)的墻體材料為目標(biāo),開展對(duì)秸稈定形相變材料的研究。 用稻稈作為相變材料的支撐與封裝材料,以Na2SO4·10H2O為相變材料,用特定組成的水泥為膠結(jié)劑,制備出定形相變材料。論文研究了稻稈、Na2SO4·10H2O與水泥三者的質(zhì)量比對(duì)定形相變材料性能的影響,結(jié)果表明：當(dāng)?shù)径挀搅颗c膠結(jié)劑為1:3,水灰比為0.45時(shí),定形相變材料的綜合性能最佳,當(dāng)?shù)径挀搅繌?:2.5到1:6,定形相變材料的干密度增加了126.8%。當(dāng)水灰比為0.45時(shí),定形相變材料的抗壓強(qiáng)度為0.7MPa。 以定形相變材料隔熱性能為最佳研究目標(biāo),研究成型壓力、養(yǎng)護(hù)時(shí)間對(duì)定形相變材料性能的影響,結(jié)果表明：當(dāng)成型壓力達(dá)到23KPa,養(yǎng)護(hù)時(shí)間為14d時(shí),定形相變材料的隔熱性能最好。在此條件下制備的秸稈定形相變材料測(cè)得干密度為595kg/m3,導(dǎo)熱系數(shù)為0.07368W/m-K。 用自制的隔熱性能測(cè)試裝置測(cè)定了稻稈定形相材料的隔熱性能,結(jié)果表明：與混凝土砌塊相比,稻稈相變定形板在受熱面溫度達(dá)到80℃時(shí),內(nèi)表面起始溫度為14℃時(shí),內(nèi)表面溫度達(dá)到25℃的時(shí)間為15.5h,比混凝土砌塊延長了7.5h。加熱8h時(shí)兩個(gè)內(nèi)表面溫差最大,相變板材的內(nèi)表面溫度比砌塊低6.5℃；相變定形板降溫48h后,內(nèi)表面溫度比混凝土磚高2.0℃。DSC測(cè)定表明稻稈復(fù)合相變材料的相變潛熱為96.7J/g,相變溫度為33.25℃。 用SEM觀察了原狀秸稈及負(fù)載有Na2SO4·10H2O秸稈的孔徑及分布,并根據(jù)孔徑大小和Young-Laplace公式,計(jì)算了稻稈微孔對(duì)液相存在的附加壓強(qiáng),結(jié)果證明,當(dāng)微孔直徑為200μm,附加壓強(qiáng)為1.458KPa。分析得出,相變材料在微孔中由于表面張力和毛細(xì)管吸附力作用,使得相變材料在吸熱和放熱過程中不滲漏。 【關(guān)鍵詞】：秸稈 相變材料 水合鹽 定形相變材料
【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】：2014
【分類號(hào)】：TB34
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-14
• 1 文獻(xiàn)綜述14-28
• 1.1 研究的背景及意義14-15
• 1.1.1 研究的背景14
• 1.1.2 研究的目的及意義14-15
• 1.2 相變材料的概述15-22
• 1.2.1 相變材料的定義15-16
• 1.2.2 相變材料的分類16-21
• 1.2.3 相變材料的特點(diǎn)21
• 1.2.4 相變材料的蓄熱方式21-22
• 1.3 相變材料研究進(jìn)展22-25
• 1.3.1 國外儲(chǔ)能材料研究動(dòng)態(tài)22
• 1.3.2 國內(nèi)儲(chǔ)能材料研究動(dòng)態(tài)22-23
• 1.3.3 建筑儲(chǔ)能材料的制備方法研究23-25
• 1.4 秸稈材料的概述25-27
• 1.4.1 秸稈的成分25
• 1.4.2 稻稈的結(jié)構(gòu)25-27
• 1.5 研究的主要內(nèi)容27-28
• 2 實(shí)驗(yàn)與方法28-35
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原料28
• 2.2 主要儀器設(shè)備28-29
• 2.3 實(shí)驗(yàn)過程29-35
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)方法29-30
• 2.3.2 性能檢測(cè)30-33
• 2.3.3 表征方法33-35
• 3 秸稈定形相變材料的制備與性能35-46
• 3.1 稻稈摻量對(duì)定形相變材料性能的影響35-37
• 3.1.1 稻稈摻量對(duì)試樣干密度和吸水率的影響35-36
• 3.1.2 稻稈摻量對(duì)試樣力學(xué)性能的影響36-37
• 3.2 水灰比對(duì)定形相變材料性能的影響37-39
• 3.2.1 水灰比對(duì)干密度和吸水率的影響37-38
• 3.2.2 水灰比對(duì)力學(xué)強(qiáng)度的影響38-39
• 3.3 成型壓力對(duì)定形相變材料性能的影響39-40
• 3.3.1 成型壓力對(duì)干密度和吸水率的影響39
• 3.3.2 成型壓力對(duì)力學(xué)性能的影響39-40
• 3.4 養(yǎng)護(hù)時(shí)間對(duì)定形相變材料性能的影響40-42
• 3.4.1 養(yǎng)護(hù)時(shí)間對(duì)干密度和吸水率的影響40-41
• 3.4.2 養(yǎng)護(hù)時(shí)間對(duì)力學(xué)性能的影響41-42
• 3.5 秸稈相變定形材料的熱學(xué)性能研究42-44
• 3.5.1 秸稈相變定形材料的導(dǎo)熱系數(shù)42-43
• 3.5.2 隔熱性能的分析43-44
• 3.6 本章小結(jié)44-46
• 4 秸稈對(duì)相變材料的封裝作用46-57
• 4.1 十水硫酸鈉相變與結(jié)晶過程46-48
• 4.1.1 Na_2SO_(4-)10H_2O晶體結(jié)構(gòu)46
• 4.1.2 硫酸鈉水合鹽的相變機(jī)理46-47
• 4.1.3 晶體生長和熱量運(yùn)輸47-48
• 4.2 秸稈復(fù)合相變材料的結(jié)構(gòu)48-51
• 4.2.1 稻稈的顯微結(jié)構(gòu)49-50
• 4.2.2 稻稈微孔對(duì)相變材料的負(fù)載50-51
• 4.3 稻稈復(fù)合相變材料的儲(chǔ)熱性能51-53
• 4.4 秸稈對(duì)相變材料的封裝作用53-55
• 4.5 本章小結(jié)55-57
• 5 結(jié)論57-58
• 展望58-59
• 參考文獻(xiàn)59-64
• 致謝64-65
• 作者簡介及讀研期間主要科研成果65

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