石蜡基碳纳米管复合相变蓄冷材料的热性能研究.docxVIP

doi:10.3969/j.issn.0253－4339.2014.05.110石蜡基碳纳米管复合相变蓄冷材料的热性能研究陈杨华李钰郭文帅陈非凡330031)陈姮(南昌大学南昌摘要针对石蜡导热系数低，传热性能差的缺点，采用向其中添加碳纳米管来改善其导热性能。实验制备了碳纳米管质量分数为1%、2%和5%的石蜡基复合相变材料，通过差示扫描量热仪和热传导系数仪研究了复合材料的相变性能，导热性能和稳定性。实验结果表明，随着碳纳米管质量分数的增加，复合材料的导热系数逐渐增大，相变焓有所减小。质量分数为5%的石蜡基碳纳米管复合材料相变温度为4～8℃，相变焓为137.6～142.7kJ/kg，比纯石蜡下降了约18%，液态导热系数为0.28W/(m·K)，比纯石蜡提高了40%，稳定性较好，可作为蓄冷材料广泛应用于蓄冷系统。关键词热性能;蓄冷材料;石蜡;碳纳米管中图分类号:TK124;TB383文献标识码:AThermophysicalPropertiesofCoolStorageofParaffin-basedCompositePhaseChangeMaterialsFilledwithCarbonNanotubesChenYanghuaLiYuGuoWenshuaiChenFeifanChenHeng(NanchangUniversity，Nanchang，330031，China)AbstractToaddressthermalconductivityofparaffinwax(PW)，carbonnanotubes(CNTs)weremixedwithPWtoformPW-CNTscomposites．PW-CNTscompositeshasbeenpreparedwithvariousmassfractions(1%、2%、5%)ofcarbonnanotubes．Thethermalprop-ertiesincludingphasetransitiontemperature，latentheatofphasechange，thermalconductivityandthermalstabilityduringthephasechangeprocessareinvestigated．Thephasechangepropertywascharacterizedusingdifferentialscanningcalorimeter(DSC)andthether-malconductivitywasmeasuredbyusingtransienthotwiremethod．TheresultsshowthatwiththeincreasingofmassfractionofCNTs，ther-malconductivitybecomelarger，andthelatentheatdecreasegradually．PhasetransitiontemperatureofPW-5CNTsis4－8℃，latentheatofphasechangeis137．6－142．7kJ/kg，thermalconductivityis0．28W/(m·K)(liquid)，andPW-5CNTshavegoodenoughstabilitytobewidelyusedascoolstoragematerials．Keywordsthermalproperties;coolstoragematerial;paraffinwax;carbonnanotubes蓄冷是指在夜间电网低谷时间，制冷主机开机制冷并由蓄冷设备将冷量储存起来，待白天电网高峰用电时间再将冷量释放出来，这样既满足了用冷需求又实现电力的“削峰填谷”。蓄冷系统常用蓄冷介质有水、冰、共晶盐等，但这类无机类固一液相变材料具有过冷、易相分离的缺点［1］，故在此提出一种有机类相变材料———石蜡基碳纳米管复合相变材料用于蓄冷空调，石蜡类相变储能材料具有不易发生相分离及过冷现象，相变潜热高、化学稳定性较好、没有腐蚀性以及价格低的优点，但其导热性较差［2］。为提高石蜡的导热性并克服大颗粒添加物带来的因融化过程中沉降分离而堵塞管道等不良后果，选择在石蜡中添加碳纳米管，单根多壁碳纳米管的导热系数高达3000W/(m·K)以上［3］，远高于常规的良导热材料。此外，碳纳米管的密度也相对较低。通过实验研究了石蜡基碳纳米管复合相变材料的相变温度、相变焓、导热系数和热稳定性等热性能，从而判定它是一种可广泛用于蓄冷系统的新型材料。1实验材料与测量仪器实验使用的石蜡为德国Ｒubitherm公司生产的ＲT6，其相变温度为4～8℃，相变潜热为175kJ/kg，密度为0.77kg/L(15℃时)。使用的碳纳米管是南昌大学太阳能纳