低温相变癸酸储热性能改良实验研究.pdfVIP

. , . 第 卷 第 期 太 阳 能 学 报 ., 年 月 文章编号: 低温相变癸酸储热性能改良实验研究 李翠敏,赵加宁 哈尔滨工业大学市政环境/程学院,哈尔滨 摘 要:通过实验方法对有机相变材料癸酸的储热性能进行改良。主要以癸酸为相变材料,高聚乙烯为支撑材料 改良癸酸的储热性能,试制一种低温定形相变材料,分析改良后材料的均匀性和稳定性,讨论材料中癸酸掺混比例 的临界值。通过差示扫描量热仪测试和方法研究该材料的相变温度、相变潜热,并对比两种方法在测试 中的优劣;方法测试材料的导热系数。实验结果表明,该新型低温相变材料均匀性和稳定性较好,在保证 相变温度和潜热与纯癸酸一致的前提下,导热系数相应提高,蓄放热过程明显,易控制。 关键词:低温定形相变材料;均匀性;稳定性;掺混比例;热物性 中图分类号:. 文献标识码: 描电镜等对其微观结构、潜热及定性相变的机理进 引 言 行探讨,该相变材料的潜热与普通相变材料接近,并 以热泵为热源进行供暖,是目前重要的节能手 具有定形相变的特性。 等 用 ? ℃的 段之一,其供暖系统末端采用低温热水装置与其匹 石蜡混合和石墨制成一种新型的定形相变材 配,节能效果较好。以电为动力的热泵供暖系统,在 料,其中石蜡的质量分数为 %一 %。闰全英 电网低谷时使用并在装置中采用蓄热材料蓄热,在 等 用低温精炼石蜡与制成定形相变材料, 其他阶段放热,既可满足供暖需求,又可最大限度对 确定石蜡质量分数上限为%,并用几种相变温度 电网起到削峰填谷的作用。由于末端采用 ~ 稍高的精炼石蜡配比出温度范围较低的相变材料,的低温热水装置,为了与该低温末端设备匹配 同样与 混合制成相变材料,并通过 测试 应用,要求相应的蓄热材料温度相匹配、潜热大、价 等对其性能进行分析。秦鹏华等 对熔点为 ~ 格适中、易大量获取并易于定形,这样的相变材料与的石蜡分别和高聚乙烯、低聚乙烯混合后形成 重力循环供暖装置相结合才能达到最佳效果。 的定形相变材料的潜热、稳定性和均匀性进行了分 近 年来,相变储能材料一直是蓄能领域的研 析。综上所述,材料定形方面的研究已取得很大进 究热点。利用相变材料的相变潜热蓄能,具有温度 步,但该研究目标大多集中于熔点较高的石蜡。而 波动小、蓄能密度大等优点,在太阳能利用、工业余 石蜡的价格在国外市场相对较低,由于国内市场需 热和废热回收及建筑采暖和空调节能等领域有广阔 求量极低,很少有化工厂商从事低碳链石蜡的生产。 的应用前景 。 市场上所有熔点在 ℃以下的石蜡类有机物国外 固一液相变材料在蓄热领域应用广泛,然而该类 进口产品较多,价格较高 ,不适合大规模应用。癸 材料放热后液体状态的流动性一直是应用的难题。 酸与石蜡性质相似,相变温度较低、产量较大、价格 国内外学者在该领域进行过相关研究。文献 ~ 适中、易于获得,可成为石蜡的替代品。 先后用各种方法将石蜡灌注到石墨模型中,在提高 本文以癸酸为相变材料,高聚乙烯为支撑材料, 导热系数的同时,制成定形相变材料。 改良癸酸的储热性能,试制一种低温定形相变材料, 等 介绍了一种以石蜡和高密度聚乙烯为 目的是寻求一种低温、潜热大、价格适中、易大量获 原料的定形相变材料的实验室制备方法,并通过扫 取的定形相变材料与低温供暖末端结合应用。进而 收稿日期: 基金项目:国家科技支撑计划重大项目“建筑节能关键技术研究与示范”之课题通讯作者:赵加宁 一 ,女,博士、教授,主要从事供热方面的研究。 帅. .太 阳 能 学 报 通过和 ? 方法测试材料热物性的改变, 观测癸酸相变规律,升温速率设为 / 。 以证明该材料的可应用性,为应用和进一步研究提 导热系数采用 ? 方法进行测试,按照文 供依据。 献 ,建立测试系统,原理图及装置如【冬『 、 。 将各样品和纯水分别装入试管中,试管中心处放置 实 验 热电偶探头。温度采集器与该系统连接,记录各样 . 实验材料 品实时温度,采样问隔 。测试时,肝启电热恒温鼓 实验材料包括有机相变材料癸酸和高聚乙烯 风干燥箱,设定温度 ℃,待 燥箱温度稳定后放 。癸酸 国药集团上海化学试剂公司 :相 人样品。通过数据采集器面板观察样品瞬时值,待 变温度 . ,相变潜热/ ,沸点 ,密 各样品温度趋于一致并近似等于干燥箱温度时,迅 度 . / ’;高聚乙烯 燕山石化有限公 速取出样品,置于恒温水浴中。待各样品温度趋于 一 司 :熔点,密度. ~. / ,熔融指 致并与水浴温度相近时结束该组实验。读取温度 数 . ~ . / ,牌号 。 采集器内数据并改变恒温水浴温度开始下一轮实 . 实验设备 验。该实验影响因素较多,为排除各影响因素影响, 实验设备包括差示扫描量热仪 、电热恒 重复测