膨脹石墨基復(fù)合相變儲熱材料的制備及其在建筑節(jié)能中的應(yīng)用研究

【摘要】： 儲熱技術(shù)是提高能源利用效率和保護(hù)環(huán)境的重要技術(shù),在太陽能熱利用、電力移峰填谷、工業(yè)廢熱的回收以及民用和軍事等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。儲熱技術(shù)的關(guān)鍵是高性能儲熱材料的應(yīng)用。有機(jī)相變材料因其成本較低、儲熱密度大等優(yōu)點(diǎn)已成為應(yīng)用最為普遍的儲熱材料之一。但有機(jī)相變儲熱材料存在導(dǎo)熱系數(shù)小、部分有機(jī)物性能不穩(wěn)定且具有可燃性的缺點(diǎn),因此限制了其應(yīng)用。如何制備出新型相變儲熱材料已成為當(dāng)今儲熱技術(shù)研究的熱點(diǎn)。 本文采用微波膨化法制備膨脹石墨,并利用其多孔吸附特性分別制備了月桂酸、硬脂酸丁酯及十八烷與膨脹石墨的復(fù)合相變材料。采用掃描電鏡(SEM)分析、熱分析(DSC)、X射線衍射(XRD)分析等手段對復(fù)合相變儲熱材料的結(jié)構(gòu)和熱性能進(jìn)行了表征。結(jié)果表明,有機(jī)物百分含量高達(dá)90%的復(fù)合相變材料依然具有較好的定型特性,且與純有機(jī)相變材料相比,復(fù)合相變材料的相變溫度變化不大,相變潛熱與基于有機(jī)物質(zhì)量百分含量的計(jì)算值相當(dāng)。 將制備的硬脂酸丁酯/膨脹石墨及十八烷/膨脹石墨分別加入到水泥中,制備復(fù)合相變儲能水泥板,并研究儲能材料的加入對水泥的力學(xué)、傳熱及儲熱性能的影響。結(jié)果表明,復(fù)合相變材料的加入會降低水泥的抗壓強(qiáng)度、表觀密度和導(dǎo)熱系數(shù)。當(dāng)水泥中復(fù)合相變儲熱材料的含量為10%時,水泥板的表觀密度、7天抗壓強(qiáng)度及導(dǎo)熱系數(shù)與普通水泥板相比約分別降低10%、56%和16%。 將制備的含有不同量復(fù)合相變儲熱材料的水泥板組合成立方體結(jié)構(gòu),在模擬的太陽光輻射的條件下研究立方體各點(diǎn)溫度的變化情況。結(jié)果表明,在相同的外界輻射條件下,水泥板中復(fù)合相變儲熱材料的含量越高,立方體內(nèi)外溫差越大。這說明儲熱建筑材料能夠有效地調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度,達(dá)到減少建筑能耗的目的。 將制備的含有不同量十八烷/膨脹石墨復(fù)合相變材料的儲能水泥板放在同一加熱板上加熱,相同的加熱時間內(nèi)比較水泥板冷板的溫度。結(jié)果表明,隨著水泥板中十八烷/膨脹石墨復(fù)合相變儲熱材料含量的增加,水泥板冷板的峰值溫度逐漸降低。證明復(fù)合相變儲熱材料具有較好的儲能效果,且建筑材料中復(fù)合相變儲熱材料的含量越大,儲能建筑材料的儲能效果越明顯。 【關(guān)鍵詞】：相變材料 膨脹石墨 建筑節(jié)能 水泥
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TB34
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-27
• 1.1 引言12-13
• 1.2 儲熱方式的分類及特點(diǎn)13-14
• 1.2.1 顯熱儲熱13
• 1.2.2 潛熱儲熱13-14
• 1.2.3 化學(xué)反應(yīng)儲熱14
• 1.3 相變儲熱概況14-22
• 1.3.1 相變儲熱機(jī)理14-15
• 1.3.2 相變材料的分類15-16
• 1.3.3 固-液相變儲熱材料16-19
• 1.3.4 固-固相變儲熱材料19-20
• 1.3.5 復(fù)合相變儲熱材料20-22
• 1.4 相變材料的主要應(yīng)用領(lǐng)域22-25
• 1.4.1 在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用22-23
• 1.4.2 太陽能儲存23-24
• 1.4.3 在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用24
• 1.4.4 在紡織行業(yè)中的應(yīng)用24
• 1.4.5 在電子行業(yè)中的應(yīng)用24-25
• 1.5 相變儲能建筑材料的制備方法25-26
• 1.5.1 浸泡法25
• 1.5.2 摻入能量微球法25
• 1.5.3 直接混合法25-26
• 1.6 相變儲能建筑材料的優(yōu)點(diǎn)26
• 1.7 本課題的研究背景及主要研究內(nèi)容26-27
• 第二章 膨脹石墨基復(fù)合相變材料的制備及性能表征27-45
• 2.1 引言27
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分27-29
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備27-28
• 2.2.2 膨脹石墨的制備28
• 2.2.3 膨脹石墨基復(fù)合相變材料的制備28-29
• 2.2.4 性能表征29
• 2.3 結(jié)果與討論29-44
• 2.3.1 硬脂酸丁酯/膨脹石墨復(fù)合相變材料的性能表征29-35
• 2.3.2 十八烷/膨脹石墨復(fù)合相變材料的性能表征35-39
• 2.3.3 月桂酸/膨脹石墨復(fù)合相變材料的性能表征39-44
• 2.4 本章小結(jié)44-45
• 第三章 復(fù)合相變儲熱材料應(yīng)用于水泥的初步研究45-54
• 3.1 引言45
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分45-48
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備45-46
• 3.2.2 儲能水泥的配制46
• 3.2.3 儲能水泥板塊的制備46-47
• 3.2.4 儲能水泥的性能測試47-48
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論48-53
• 3.3.1 儲能水泥的表觀密度分析48-50
• 3.3.2 儲能水泥抗壓強(qiáng)度分析50-52
• 3.3.3 儲能水泥導(dǎo)熱系數(shù)分析52-53
• 3.4 本章小結(jié)53-54
• 第四章 復(fù)合相變儲熱材料在建筑節(jié)能中的應(yīng)用研究54-67
• 4.1 引言54
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分54-57
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備54-55
• 4.2.2 儲能水泥板的節(jié)能效果研究55-56
• 4.2.3 儲能水泥板的儲能效果研究56-57
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析57-66
• 4.3.1 節(jié)能效果研究57-63
• 4.3.2 儲能效果研究63-66
• 4.4 本章小結(jié)66-67
• 結(jié)論67-69
• 參考文獻(xiàn)69-74
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文74-75
• 致謝75

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