复合相变材料导热测量
复合相变材料导热系数测量
蓄热技术在许多工业和建筑采暖等能量利用系统中广泛应用。储热技术主要包括显热储
热、潜热储热和化学反应储热，其中，相变材料的固一液相变潜热的储热方式，因具有储热密度大、相变过程近似等温、过程易控制等优点，而成为主要的储热手段。
相变材料中石蜡是最具应用潜力的有机储热材料之一，石蜡化学稳定性良好、相变潜热
大、熔点范围宽、无过冷现象和相分离现象、来源广泛、价格低廉、无腐蚀等优点，在相变
材料方面得到了广泛应用。但是石蜡具有导热系数小的缺点，制约了其在储热技术中的应用，
所以目前对石蜡类相变材料的研究主要在提高石蜡的导热系数方面。由于石墨导电导热性好、
自润滑性好、耐高温、耐氧化，同时具有较大的比表面积和较高的表面活性且与石蜡的密度
接近，因此石蜡-石墨烯复合相变材料导热性能研究成为研究的热点。
基于瞬态热线法的TC3000在测量石蜡-石墨烯复合相变材料的导热系数实验中，对样
品要求较低，加热功率很小，几秒钟内获得数据，不会破坏试验样品的基本状态，故具有明
显的优势。
表1. 石蜡-石墨烯复合相变材料的导热系数实验数据
更多关于瞬态热线法和仪器设备的介绍，详见固体导热系数仪。
石蜡基碳纳米管复合相变材料的热物性研究
第１２卷第２期 ２０１３年６月 热 科 学 与 技 术 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏ１．１２ ＮＯ．２ Ｊｕｎ．２０１３
文章编号：１６７１—８０９７（２０１３）０２—０１２４—０７ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１—８０９７．２０１３．０２．００６
石蜡基碳纳米管复合相变材料的热物性研究
王 晓 ， 丁 晴 ，姚晓莉 ， 方 昕 ， 范利武 ， 徐旭 ， 俞自涛 ， 胡亚才
（１．浙江大学热工与动力系统研究所，浙江杭州３１００２７； ２．中国计量学院计量测试工程学院，浙江杭州３１００１８）
摘要：以多壁碳纳米管为填料，制备了不同质量分数（１ ～５％）的石蜡基纳米复合相变材料。采用差示扫
描量热技术对所制备复合相变材料的相变特性进行了表征，其导热性能则通过瞬态热线法导热仪进行了测 量。实验结果发现，虽然复合相变材料的相变温度几乎不变，但其相变焓则随碳纳米管的加载量的增加而近 似线性下降。在质量分数为５ 时，相变焓较纯石蜡下降了约１５ 。复合相变材料的导热系数大致随温度的 升高而降低，而在３Ｏ和５Ｏ℃时分别由于固固和固液相交的作用，导热系数测量值出现了较大程度的突增。 此外，导热系数随质量分数呈线性增长的趋势，在质量分数为５ 时，最大的相对提升率接近４Ｏ ，展现了良 好的导热强化效果。
关键词：石蜡；碳纳米管；复合相变材料；差示扫描量热；瞬态热线法 中图分类号：ＴＫ１２４ 文献标识码：Ａ
０ 引 言
可再生能源的开发与高效利用业已成为支持
社会可持续发展的关键。为了克服可再生能源
（如太阳能、地热和风能等）的能量密度时空分布
的不均匀和不确定性，通常需要在能源转换系统
中加人储能环节以提高系统的效率和可靠性。作
为一种能量缓冲手段，储能技术可以解决能量供
求在时间与空间上不匹配的矛盾，是未来能源领
域可持续发展的重要组成和发展战略，是实现能
太阳能热发电复合相变蓄热材料的实验研究
第４８卷第３期 ２０１４年３月 西 安 交 通 大 学 学 报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＸＩ’ＡＮ ＪＩＡＯＴＯＮＧ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ Ｖｏ１．４８ Ｎｏ．３ Ｍａｒ．２０１４ ＤＯＩ：１０．７６５２／ＸｊｔｕＸｂ２０１４０３０１０ 太阳能热发电复合相变蓄热材料的实验研究 李勇 ，郭蓓 ，黄官飞 ，谭书鹏 ，河合武 ，宫保修一 ，束鹏程 （１．西安交通大学能源与动力工程学院，７１００４９，西安；２．日本揖斐电株式会社，５０３—８６０４，日本大垣） 摘要：针对相变材料无机盐ＫＮＯ。／ＮａＮＯ。（摩尔比５０／５０）导热系数低，影响了蓄热系统充放热过 程传热效率，制备了适用于太阳能热发电系统的无机盐／膨胀石墨复合相变材料，对复合相变材料 的微观结构和热物性进行了分析，并搭建充放热测试平台对相变材料分别进行了热性能研究。结 果表明：复合相变材料中的无机盐均匀分布在膨胀石墨中，其相变潜热与基于复合材料中无机盐质 量分数的计算值相当，添加膨胀石墨后相变材料的导热系数得到了改善；在充热过程中纯无机盐的 换热方式以自然对流为主，同一蓄热单元内沿轴向上下位置温差较大，不同蓄热单元内相同位置完 成充热过程所需时间从上到下依次增加，而对于无机盐／膨胀石墨复合相变材料（质量比９０／１０）充 热过程以导热为主；与纯无机盐不同，同一蓄热单元内沿轴向上下位置温度变化趋势基本一致，不 同蓄热单元相同位置完成充热过程所需时间几乎没有差别。添加膨胀石墨后，相变材料的充热过 程所需时间减少较小，而放热过程所需时间减少约４５ ，传热介质流量的变化对复合相变材料充／ 放热过程影响较小。 关键词：ＫＮ０。／ＮａＮＯ。；膨胀石墨；相变材料；太阳能热发电 中图分类号：ＴＫ５１２．４ 文献标志码：Ａ 文章编号：０２５３—９８７Ｘ（２０１４）０３—００４９—０５ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｎ Ｐｈａｓｅ Ｃｈａｎｇｅ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｆｏｒ Ｓｏｌａｒ Ｅｎｅｒｇｙ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｏｗｅｒ ＬＩ Ｙｏｎｇ ，ＧＵＯ Ｂｅｉ ，ＨＵＡＮＧ Ｇｕａｎｆｅｉ ，ＴＡＮ Ｓｈｕｐｅｎｇ ，ＴＡＫＥＳＨＩ Ｋａｗａｉ ， ＳＨＵＩＣＨＩ Ｋｕｂｏ。，ＳＨＵ Ｐｅｎｇｃｈｅｎｇ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ ７１００４９，Ｃｈｉｎａ ２．ＩＢＩＤＥＮ Ｌｔｄ．，Ｃ０．，Ｉ ｔｄ．，２－１ Ｋａｎｄａ—ｅｈｏ，Ｏｇａｋｉ，Ｇｉｆｕ ５０３—８６０４，Ｊａｐａｎ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｌｏｗ ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｓａｌｔ ＫＮＯ３／ＮａＮＯ３（ｍｏｌｅ ｒａｔｉｏ ５０／５０）ｕｓｕａｌｌｙ ｌｅａｄｓ ｔｏ ｌｏｗ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｔｈｅｒｍａｌ ｅｎｅｒｇｙ ｓｔｏｒａｇｅ（ＴＥＳ）ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｕｓ ａ ｐｈａｓｅ ｃｈａｎｇｅ ｍａｔｅｒｉａｌ（ＰＣＭ）ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｗｉｔｈ ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｓａｌｔ ａｎｄ ｅｘｐａｎｄｅｄ ｎａｔｕｒａｌ ｇｒａｐｈｉｔｅ（ＥＮＧ）ｆｏｒ ｓｏｌａｒ ｅｎｅｒｇｙ ｔｈｅｒｍａｌ ｐｏｗｅｒ ｉｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ．Ｔｈｅ ｍｉｃｒｏ—ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｔｈｅｒｍａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄ ａｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｈｅａｔ ｃｈａｒｇｉｎｇ／ｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｓｅｔ ｕｐ ｆｏｒ ｔｅｓｔｉｎｇ ｔｈｅ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ＰＣＭ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｏｌｉｄ ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｓａｌｔ ｉｓ ｕｎｉｆｏｒｍｌｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ＥＮＧ ｐｏｗｄｅｒ ｉｎｓｉｄｅ ＰＣＭ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｌａｔｅｎｔ ｈｅａｔ ｏｆ ＰＣＭ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｇｅｔｓ ｅｑｕａｌ ｔｏ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｓｓ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｓａｌｔ．Ｔｈｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ＰＣＭ ｉｓ ｅｎｈａｎｃｅｄ ａｆｔｅｒ ｉｎｓｅｒｔｉｎｇ ＥＮＧ．Ｔｈｅ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｉｎ ｐｕｒｅ ＰＣＭ ｉｓ ｍａｉｎｌｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｂｙ ｎａｔｕｒａｌ ｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎ ａ ｌａｒｇｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｆｒｏｍ ｔｏｐ ｔｏ ｂｏｔｔｏｍ ａｌｏｎｇ ｔｈｅ ａｘｉａｌ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｓａｍｅ ＴＥＳ ｕｎｉｔ，ａｎｄ ｔｈｅ ｔｉｍｅ ｆｏｒ ｃｏｍｐｌｅｔｉｎｇ ｃｈａｒｇｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｕｎｉｔｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｆｒｏｍ ｔｏｐ ｔｏ ｂｏｔｔｏｍ．Ｆｏｒ ＰＣＭ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ（ｍａｓｓ ｒａｔｉｏ ９０／１ ０），ｔｈｅ ｈｅａｔ 收稿日期：２０１３—０９—２６。 作者简介：李勇（１９８４一），男，博士生；郭蓓（通信作者），女，副教授。 网络出版时间：２０１３—１２—１０ 网络出版地址：ｈｔｔｐ：∥ＷＷＷ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／６１．１０６９．Ｔ．２０１３１２１０．１４３８．００７．ｈｔｍｌ
热导率测试方法
热导率测试⽅法
材料传热特性的测试⽅法
Lars H?lldahl, Hot Disk AB, Uppsala, Sweden
序论
⼈们已经开发出许多⽤于测量不同材料传热性能的⽅法。然⽽伴随材料科学的飞速发展，对材料的测试⽅法提出了更⾼的要
求，即不断拓宽应⽤范围、提⾼测试精度。因此需要不断地改进传统测试⽅法，并采⽤全新的测量技术。如今，对于很多新材
料，我们常常很难从教科书中获得⾜够的相关数据，因此对实际样品的测量变得特别必要。成分、⼯艺参数和使⽤条件上的微
⼩变化都会影响材料的⾏为和性能。要发挥新材料的最⼤优越性，对其性能的准确测量⾮常重要。
早期的⽅法
最早的测量使⽤静态⽅法，它的普遍特点是操作⼈员在已知样品的壁厚上建⽴温度梯度，并控制从⼀边传递到另⼀边的热量。
最常⽤的热流是⼀维的，但有时也会使⽤其它的形式。在测量中最常⽤的变量是Guarded Hot Plate（GHP）。GHP 是指防⽌
热量通过边界从系统散发出去的⼀种设置，例如在样品周围设置热障。在这些⽅法中，热量在样品中传递的计算模型都⽐较简
单。该⽅法也是ASTM、ISO 等机构发布的标准测量⽅法的基础。有了标准的指导，理论上可以在实验室建⽴⾃⼰的GHP，但
⼈们⼀般还是购买现成的设备。
这些⽅法存在以下⼀些缺点：
-为了使散发到环境中热量达到最⼩，要求样品的尺⼨很⼤。因为样品的⾯积越⼤，其周边的影响就会越⼩。
- 由于该⽅法⼀般⽤于绝热材料，这些材料的热扩散系数很低，要在样品的壁厚上建⽴温度梯度必须花费很长的时间。
- 温度梯度通常较⼤，有时达到50-60 o C，热导率的测量结果最多只能是该温度范围内的平均值，测量结果不能反映样品中存
在的相变或发⽣的反应。
- 静态法存在的最⼤问题是热电偶与样品表⾯的接触电阻对传热性能的影响，其中的差异所引起的误差尚⽆法进⾏补偿，该误
差往往会造成材料的绝热性能测量值过⾼。当温度很⾼、样品是良导热体或样品表⾯⽐较粗糙时，接触电阻产⽣的问题更为严
石蜡石墨烯复合相变材料
石蜡石墨烯复合相变材料
石蜡石墨烯复合相变材料是一种新型的相变材料，其基础材料是石蜡，通过添加石墨烯来使其具有更好的传热性能和稳定性。相变材料具有一定的储热和释热能力，在储能时吸收热量，在释放能时释放热量，因此被广泛应用于能源领域。
近年来，石墨烯的发现和研究引起了广泛的关注，石墨烯具有独特的结构和性质，例如高导热性、高机械强度、高化学稳定性等。石墨烯在能源领域中的应用也得到了广泛的研究，在太阳能电池、储能材料、传热材料等方面都有重要的应用。
在石蜡中添加石墨烯之后，其传热性能得到了极大的提升。石墨烯具有极高的热导率，可以将石蜡中储存的热量迅速传递出去，从而提高石蜡的释热速度和效率。同时，石墨烯性质稳定，能够避免石蜡在高温下发生变化或分解，从而提高了材料的稳定性和使用寿命。
1.高效的储能和释能能力：石墨烯的高热传导性能可以快速传递储存在石蜡中的热量，从而提高了储能和释能的速度和效率。
2.稳定性：石墨烯的化学稳定性能使其能够抵御高温、高压等恶劣环境，同时也可以避免所使用的材料在高温下发生变化或分解。
3.调控性能：通过调整石墨烯的添加量和分散状态，可实现对储能和释能速率的调控和优化。
4.节能环保：相变材料可以将储存的热量直接用于供暖、制冷等领域，从而减少了传统能源的消耗。
5.适用范围广：该材料适用于室内空调、汽车制冷、太阳能电池等领域。
总之，石蜡石墨烯复合相变材料是一种具有广泛应用前景的新型相变材料。其高效的储能和释能能力、稳定性、调控性能以及节能环保等优点，使其具有良好的应用前景。
相变潜热测定方法探讨
1
相变潜热测定方法探讨
摘 要：相变潜热是指物质在等温等压情况下，从一个相变化成另一个相所吸收或者放出的热量。研究物质的性质以及开发储能材料时都需要对材料发生相变时的潜热进行测量。本文简要介绍了相变潜热的几种测定方法。
关键词：潜热；相变；测量
Discussion on determination methods of latent heat
Abstract: Latent heat of a substance is the quantity of heat absorbed or released when the substance changes from
one phase to another phase under isothermal isobaric conditions. Properties of substances and materials are required
for phase change latent heat measured at the time of the development of energy storage materials. This paper briefly
describes several measurement methods of latent heat.
Key words: latent heat; phase change; measurement
0 引言
相变传热过程在各种工业过程和材料开发领域有着重要的应用。研究好相变的传热过程，测量出相变潜热的大小，对优化工业生产过程，开发优质储能材料有着极为重要的意义
1756年英国化学家Joseph Black用32F冰与172F同等重量的水混合，得到平衡温度仍然为32F，而不是102F，这说明在冰溶解中，需要一些温度计所不能觉察的热量，进而发现各种物质在发生物态变化时都存在这种效应。Joseph Black将这种不表现为温度升高的热称为潜热。
石蜡／膨胀石墨复合相变材料的结构与热性能
第３４卷第３期 ２００６年３月 华南理工大学学报（自然科学版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｏｕｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ （Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ） Ｖｏ１．３４ Ｎｏ．３ Ｍａｒｃｈ ２０ｏ６
文章编号：１０００－５６５Ｘ（２００６）０３－０００１－０５
石蜡／膨胀石墨复合相变材料的结构与热性能水
张正国 王学泽 方晓明
（华南理工大学传热强化与过程节能教育部重点实验室，广东广州５１０６４０）
摘要：以有机物石蜡为相变材料、膨胀石墨为支撑结构，利用膨胀石墨的多孔吸附特
性，制备出了石蜡含量分别为５０％（质量分数，下同），６０％，７０％和８０％的石蜡／膨胀石墨
复合相变储热材料．采用扫描电镜（ＳＥＭ）和差示扫描量热分析（ＤＳＣ）对复合相变储热材 料的结构和热性能进行了表征．结果表明：膨胀石墨吸附石蜡后仍然保持了原来疏松多孔
的蠕虫状形态，石蜡被膨胀石墨微孔所吸附；复合相变储热材料的相变温度与石蜡相似，
其相变潜热与基于复合材料中石蜡含量的潜热计算值相当．储（放）热性能测试结果表
明，含８０％石蜡的复合相变储热材料其储热时间比石蜡减少６９．７％，放热时间减少
８Ｏ．２％． 关键词：相变材料；石蜡；膨胀石墨；结构；热性能 中图分类号：ＴＫ５１２ ．４ 文献标识码：Ａ
储热技术广泛应用于太阳能的热利用、工业废
热和余热的回收、建筑物冷暖空调的节能等领 域 ４ Ｊ，是提高能源利用效率和保护环境的重要技
术．储热方式主要包括显热储热、潜热储热和化学反
应储热三类．其中，利用相变材料的相变潜热进行储
热的方式，具有温度变化小、储热密度大等优点，因 而最具实际应用前景．在已研究的众多无机物、有机
物及它们的混合物相变储热材料中，石蜡因具有储
热密度大、几乎不过冷、蒸气压低、热化学稳定性好
且能自成核等优点，而成为中、低温储热技术中广泛 应用的相变储热材料 』．但是，石蜡低的导热系数
相变构件导热系数测定方法的研究
第４５卷第２期 ２０１３年４月 Ｖｏ１．４５ ＮＯ．２ Ａｐｒ．２０１３
相变构件导热系数测定方法的研究
谢静超 ，邵 腾 ，李 悦 ，秦宪明 ，刘加平
（１．北京工业大学建筑工程学院，北京１００１２２；２．厦门市宏业工程建设技术有限公司，福建厦门３６１０１２）
摘 要：当前相变构件越来越多应用在实际工程与实验研究中．相变构件的导热系数在实际工程中作为重要
的墙体热物性特征，在实验中则是相变系统设计及性能评估的关键依据之一，但目前关于相变构件导热系数
测试的相关国家和国际标准还不完善．实际应用中一般采用稳态测量值，构件相变过程中的导热系数变化情
况无法直观表现出来．基于此情况本文在热力学的基础上，对相变构件导热系数的实验测定方法进行了分类
与阐述，探讨了稳态与非稳态测试方法的应用效果，为今后相变材料热物性测量提供了基础．
关键词：相变构件；导热系数；测定方法
中图分类号：ＴＫ０２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００６—７９３０（２０１３）０２—０１９２一Ｏ７
在能源危机越来越尖锐的形式下，节能问题越来越受到关注，相变材料作为新型储能材料，通过把
相变过程中吸收或释放的大量热能储存起来而实现能量的时空转换口＿３＿，提高能源的利用效率，在节能
应用中起到了重要的作用．当前相变蓄能技术被引入建筑行业，通过恰当的设计将相变材料引入建筑围
护结构中，可以削弱室外温度和热流波动带来的影响，把室内温度控制在舒适的范围内．因此，将相变储
能材料与建筑结构相结合成为一种新型构件，可提高建筑物舒适度、降低能耗和改善环境负面影响．但
是目前适用于相变构件的导热系数测量方法及装置并不多，本文收集前人用于相变构件的导热系数测
试方法并探讨各方法的应用效果，为今后的相变构件测试提供理论基础．
１ 导热系数测量方法
导热系数是影响相变材料发挥蓄放热能力的主要因素之一，在进行实际相变材料工程应用中，是重
要的热物理性质之一，但目前相变构件的测试方法的国家和国际标准还不完善．各个单位的测定条件和
石蜡基纳米金属复合相变材料热性能的实验研究
石蜡基纳米金属复合相变材料热性能的实验研究
高丽媛;杨宾;郝梦琳;刘杰梅
【摘 要】以石蜡为复合相变材料的基体,分别添加氧化铜、二氧化硅和氧化锌的纳米颗粒通过两步法制备多种石蜡基纳米金属复合相变材料.通过改变所添加纳米金属颗粒种类、质量分数和颗粒粒径,对比分析实验模型内复合相变材料蓄放热过程的温度曲线,来探究以上参数对复合相变材料热性能的影响.结果表明,通过添加纳米金属颗粒的方式能够有效提升石蜡的蓄放热性能,添加氧化铜颗粒的效果要优于氧化锌颗粒和二氧化硅颗粒;复合相变材料的导热系数和动力黏度均随颗粒浓度的增加而增大,两者共同决定着复合相变材料的换热过程能否被强化;纳米金属颗粒的粒径越小,越有利于增强对复合相变材料的热性能,添加30 nm粒径纳米颗粒相对于100 nm粒径纳米颗粒蓄热速率能提升26％,放热速率能提升41％.
【期刊名称】《河北工业大学学报》
【年(卷),期】2019(048)001
【总页数】6页(P51-56)
【关键词】相变材料;纳米金属;温度曲线;粒径;热性能
【作 者】高丽媛;杨宾;郝梦琳;刘杰梅
【作者单位】河北工业大学 能源与环境工程学院,天津 300401;河北工业大学 能源与环境工程学院,天津 300401;河北工业大学 能源与环境工程学院,天津 300401;河北工业大学 能源与环境工程学院,天津 300401
【正文语种】中 文 【中图分类】TB34;TB383.1
0 引言
相变储能是当前应用广泛的高效热能存储技术。石蜡以其成本低、化学稳定、易获取的特点在相变储能领域具有较大的发展潜力[1]。但是，石蜡和大多数中低温有机相变材料一样，具有导热系数较低的特点，这一缺点极大地限制了石蜡在热能工程技术方面的推广应用。
近年来，众多学者在增强石蜡等相变材料导热系数方面进行了大量工作，主要可以分为两大类：1）通过增大冷热源与相变材料的换热面积，包括添加金属翅片和使用泡沫金属网格等；2）通过在相变材料内添加导热系数较高的金属颗粒来形成复合相变材料。在增大换热面积方面，Yang等[2]和Krishnan等[3]通过采用双温度模型模拟了不同种泡沫金属基复合相变材料的相变换热过程，分别讨论了斯蒂芬数、瑞利数和孔隙努塞尔数等对流换热系数对相变传热过程的影响，张月莲等[4]和Erek等[5]分别将石蜡和水作为相变材料应用于翅片套管式蓄热结构，模拟分析了传热流体的雷诺数Re、翅片参数及热源温度对换热结构的影响，结果表明添加翅片结构能够显著强化相变传热性能，国内陶文铨团队[6]采用相变材料RT54应用有限容积法利用数值模拟获得了翅片结构对相变蓄热速率的影响规律。在添加金属颗粒方面，Hong等[7]、Sharma等[8]和Liu等[9]分别以乙二醇为相变基体添加了铁纳米颗粒、银纳米颗粒和氧化铜纳米颗粒，结果表明通过添加纳米金属颗粒能够明显增强相变材料的导热系数，Murshed等[10]通过实验研究在相变材料基体内添加球形和棒状TiO2纳米颗粒探究金属颗粒的形状与尺寸对复合材料导热系数的影响。通过在相变材料内添加纳米金属颗粒，除了可以有效增强相变材料的导热系数，还能够起到减小相变材料过冷度的作用，对于相变材料性能提升和工程应用推广具有重要意义。 本文以石蜡为复合相变材料的基体，分别添加氧化铜纳米颗粒、二氧化硅纳米颗粒和氧化锌纳米颗粒通过两步法制备一系列石蜡基纳米金属复合相变材料，通过对实验模型内复合材料的温度时间曲线分析，探究石蜡基纳米金属复合相变材料蓄放热特性的影响因素。
复合墙体中相变层相对导热系数计算方法
复合墙体中相变层相对导热系数计算方法
王未;谢静超;刘加平;崔亚平
【摘 要】目前相变材料已初步进入工程应用阶段，由于传热过程受比热、导热系数变化及相变作用的影响，相变材料不能像普通材料一样利用导热系数进行材料比选，其热工设计指标的选择具有一定的困难。为此，提出相对导热系数作为相变材料比选的热物性指标，并给出相应的计算方法用以指导相变墙体的热工设计。在一定环境条件下与定物性材料导热能力相同的导热系数定义为相变应用周期内相变材料的相对导热系数。根据此方法计算得到中国不同地区复合墙体相变层的相对导热系数，通过该参数直观地反映出相变材料层全年的动态传热特性，从而对相变材料在不同地区建筑中的应用效果进行评估。通过将不同相变层的相对导热系数进行对比，得出不同相变材料在建筑中的应用效果差异较大。本文提出的相对导热系数能够为不同环境条件下相变材料的优选进行有效指导。%Nowadays phase change
materials ( PCMs ) have been used in preliminary practical engineering.
However, the selection of the thermal design parameter of PCMs is really
difficult on account of the change of specific heat capacity, thermal
conductivity in phase change region and the impact of the latent heat.
Thermal conductivity can’ t be used in the selection of PCMs. To provide
guidance in thermal design of the wall, relative thermal conductivity ( RTC)
相变材料的复合及其调温性能研究
助 能 材 料 ２００７年增刊（３８）卷
相变材料的复合及其调温性能研究
李桦 ，一，马晓光 ，一，李俊升 ，２
（１．天津工业大学材料科学与化学工程学院，天津３００１６０；
２．天津工业大学改性与功能纤维天津市重点实验室，天津３００１６０）
摘要： 为了进一步拓宽相变材料的应用范围和使用
价值，开发新型储能材料，采用“溶胶．凝胶”工艺制备
出不同相变材料Ａ质量分数的复合相变材料。运用
ＤＳＣ、ＴＧ、ＤＴＧ、ＩＲ以及偏关显微镜等手段对复合材 料的热性能及结构进行了测试和分析。结果表明，复合
相变材料的相变焓及相变温度随相变材料Ａ质量分数
不断增加而增大，复合后材料的相变焓及相变温度均低 于纯相变材料的相变焓及相变温度。红外显示二氧化硅
和相变材料之间仅仅是嵌合关系。偏光照片显示复合材
料表面有多孔结构，材料被嵌入二氧化硅网络结构中，
从而改善了固．液材料相变过程泄漏问题，提高了材料
稳定性。
关键词： 溶胶一凝胶法；复合：相变材料；储能；纳米
二氧化硅
中图分类号：ＴＫ ５１２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１．９７３１（２００７）增刊．３１６４．０４
ｌ 引 言
目前，蓄热技术成为最具吸引力的热能利用技术之
一【１】，在研制节能建材和构件、开发新型日用品方面有
着很重要的意义。所采用的相变材料（ＰｃＭ）主要有无 机和有机两大类。绝大多数无机相变材料具有腐蚀性而 且在相变过程中具有过冷和相分离等缺点，影响了其蓄 热能力；而有机相变材料虽然腐蚀性小、在相变过程中
几乎没有过冷和相分离的缺点，且化学性能稳定、价格 便宜，但有机相变材料一般在相变过程中会显液态，且 导热系数低，从而限制了其使用范围及降低了储能效
率，因此，研制新型蓄能复合相变材料是人们研究的热 点和难题。如用有机相变材料包裹在高分子材料的空间 网络结构内，形成定型的复合相变材料【２ 】。 近年来，采用溶胶．凝胶法制备有机，无机复合相变材