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中溫太陽能集熱系統(tǒng)相變材料的貯能性能及過冷特性的研究

來源:論文學(xué)術(shù)網(wǎng)
時(shí)間:2024-08-18 12:38:03
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中溫太陽能集熱系統(tǒng)相變材料的貯能性能及過冷特性的研究【摘要】:隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,人們物質(zhì)文化、生活水平不斷得到提高,人類對能源的需求越來越大,而煤炭、石油、天然氣等常規(guī)能源日

【摘要】: 隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,人們物質(zhì)文化、生活水平不斷得到提高,人類對能源的需求越來越大,而煤炭、石油、天然氣等常規(guī)能源日益減少,因此,新能源和可再生能源的開發(fā)利用越來越受到重視。太陽能是新能源和可再生能源中最引人注目、開發(fā)研究最多、應(yīng)用最廣的清潔能源。但是到達(dá)地球表面的太陽輻射能量密度不高,且受地理位置、晝夜和季節(jié)交替等規(guī)律性變化的影響,以及陰、晴、云、雨等隨機(jī)因素的制約。因此,為了滿足生產(chǎn)、生活用能連續(xù)、穩(wěn)定供應(yīng)的需要,就需要通過儲熱物質(zhì)把多余的太陽能儲存起來,在太陽能不足時(shí)再釋放出來。而相變儲能材料即可滿足這一要求,因此,人們在不斷尋求和研究適用于太陽能熱利用技術(shù)且性能穩(wěn)定的相變儲能材料。 三水合醋酸鈉具有較適宜的熔點(diǎn)溫度和較高的熔化潛熱,且價(jià)格便宜、導(dǎo)熱系數(shù)大、毒性小、無異味,是無機(jī)水合鹽相變儲能材料中研究較多的一種。但是其存在嚴(yán)重的過冷和相分層現(xiàn)象,過冷度甚至可達(dá)幾十度,制約了其實(shí)際應(yīng)用。因此,本文采用“愛迪生法”,通過大量試驗(yàn)對三水合醋酸鈉相變儲能材料的過冷特性與循環(huán)穩(wěn)定性進(jìn)行了研究與改善。結(jié)果顯示,以三水合醋酸鈉分析純?yōu)榛|(zhì)材料,以3%用量的羧甲基纖維素作為增稠劑,分別以0.5%的磷酸鈉、硅酸鈉和硼砂作為成核劑時(shí),可以有效減小體系的過冷度(減小至10℃以內(nèi)),改善了體系的循環(huán)性能。本文還測得了三水合醋酸鈉體系各次循環(huán)的XRD圖譜和固相比熱容數(shù)據(jù),并對其進(jìn)行了分析,從物相結(jié)構(gòu)及晶型轉(zhuǎn)變的角度解釋了三水合醋酸鈉體系的性能隨著循環(huán)次數(shù)的增加而衰減的原因。 由于脂肪酸和石蠟具有有機(jī)酸的優(yōu)點(diǎn),如共熔、幾乎沒有過冷現(xiàn)象、蒸汽壓較低、無毒性、對金屬容器無腐蝕,良好的物理化學(xué)穩(wěn)定性等,因此,本文選擇了熔點(diǎn)和熔化潛熱較適宜的硬脂酸、棕櫚酸、肉豆蔻酸及石蠟進(jìn)行了循環(huán)性能的研究;測得了各試樣多次熔化-凝固循環(huán)前后的固相和液相比熱容數(shù)據(jù),并進(jìn)行了相關(guān)分析,從晶體結(jié)構(gòu)方面解釋了比熱容變化的原因;并通過硬脂酸、棕櫚酸及肉豆蔻酸的XRD圖譜分析,指出了這三種PCMs循環(huán)性能較穩(wěn)定的原因。從而得出,硬脂酸、棕櫚酸及肉豆蔻酸無過冷現(xiàn)象,且循環(huán)性能較穩(wěn)定,是可選用的太陽能熱利用系統(tǒng)的相變儲能材料;石蠟的循環(huán)性能也比較穩(wěn)定,但是不純的石蠟常常含有低鏈烴的物質(zhì),影響其熔點(diǎn)和熔化潛熱。 【關(guān)鍵詞】:相變材料 三水合醋酸鈉 脂肪酸 石蠟 比熱容
【學(xué)位授予單位】:廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2008
【分類號】:TB34
【目錄】:
  • 摘要4-5
  • ABSTRACT5-7
  • 目錄7-10
  • CONTENTS10-13
  • 第一章 緒論13-28
  • 1.1 引言13-14
  • 1.2 儲能材料的分類及原理14-17
  • 1.2.1 固-固相變儲能材料15-16
  • 1.2.2 固-液相變儲能材料16-17
  • 1.3 相變儲能材料的篩選原則17-18
  • 1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-26
  • 1.4.1 國外研究現(xiàn)狀18-20
  • 1.4.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀20-22
  • 1.4.3 相變儲能材料在太陽能中的應(yīng)用22-26
  • 1.4.4 目前存在問題26
  • 1.5 本文研究內(nèi)容26-28
  • 第二章 理論部分28-50
  • 2.1 相平衡及相變理論28-30
  • 2.1.1 相和相變28-29
  • 2.1.2 相平衡及其相關(guān)概念29-30
  • 2.2 結(jié)晶理論依據(jù)30-38
  • 2.2.1 晶核的形成31-36
  • 2.2.2 晶體生長36-37
  • 2.2.3 熱量輸運(yùn)37-38
  • 2.3 水合鹽相關(guān)理論38-43
  • 2.3.1 結(jié)晶水和水合晶體38-39
  • 2.3.2 無機(jī)水合鹽的過冷機(jī)理39-41
  • 2.3.3 減小過冷度的措施41-42
  • 2.3.4 無機(jī)水合鹽的析出機(jī)理42-43
  • 2.3.5 克服晶液分離的方法43
  • 2.4 差示掃描量熱儀測試原理43-47
  • 2.4.1 熱流式DSC的測試原理44
  • 2.4.2 相變材料的熔點(diǎn)和熔化焓的測定44-46
  • 2.4.3 比熱容的測定46-47
  • 2.5 X射線測試分析原理47-50
  • 2.5.1 X射線衍射原理47-48
  • 2.5.2 多晶衍射儀法48-50
  • 第三章 三水合醋酸鈉儲能性能研究50-69
  • 3.1 三水合醋酸鈉簡介50-52
  • 3.2 試驗(yàn)儀器及試劑52-53
  • 3.2.1 試驗(yàn)儀器及設(shè)備52
  • 3.2.2 試驗(yàn)試劑52-53
  • 3.3 試驗(yàn)53-54
  • 3.4 試驗(yàn)結(jié)果與分析54-67
  • 3.4.1 工業(yè)純、分析純的步冷曲線分析54-57
  • 3.4.2 過冷性能研究及增稠劑的篩選57-60
  • 3.4.3 增稠劑用量對循環(huán)性能的影響60-61
  • 3.4.4 成核劑的篩選61-63
  • 3.4.5 熔點(diǎn)與熔化潛熱測試結(jié)果分析63-64
  • 3.4.6 比熱容測試結(jié)果分析64-65
  • 3.4.7 XRD測試結(jié)果分析65-67
  • 3.5 本章小結(jié)67-69
  • 第四章 脂肪酸相變儲能性能研究69-81
  • 4.1 三種脂肪酸簡介69-70
  • 4.2 試驗(yàn)儀器及試劑70-71
  • 4.2.1 試驗(yàn)儀器及設(shè)備70
  • 4.2.2 試驗(yàn)試劑70-71
  • 4.3 試驗(yàn)71
  • 4.4 試驗(yàn)結(jié)果與分析71-79
  • 4.4.1 步冷曲線分析71-72
  • 4.4.2 熔點(diǎn)與熔化潛熱測試結(jié)果分析72-75
  • 4.4.3 比熱容測試結(jié)果分析75-78
  • 4.4.4 XRD測試結(jié)果分析78-79
  • 4.5 本章小結(jié)79-81
  • 第五章 石蠟相變儲能性能研究81-87
  • 5.1 試驗(yàn)儀器及試劑81-82
  • 5.1.1 試驗(yàn)儀器及設(shè)備81
  • 5.1.2 試驗(yàn)試劑81-82
  • 5.2 試驗(yàn)82
  • 5.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析82-86
  • 5.3.1 步冷曲線分析82-84
  • 5.3.2 熔點(diǎn)與熔化潛熱測試結(jié)果分析84-85
  • 5.3.3 比熱容測試結(jié)果分析85-86
  • 5.4 本章小結(jié)86-87
  • 結(jié)論87-89
  • 參考文獻(xiàn)89-96
  • 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文96-98
  • 致謝98-99
  • 附錄199-116
  • 附錄2116-119


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