膨脹石墨-石蠟復合相變蓄熱材料實驗研究.pdf

1、隨著社會經(jīng)濟快速發(fā)展,人類賴于生存和發(fā)展的常規(guī)能源受到嚴重挑戰(zhàn)。太陽能是一種普遍存在的清潔能源,是新世紀最具有開發(fā)和利用前景。但是太陽能熱利用受到間斷性、不穩(wěn)定性、熱利用效率低等因素的制約。為了解決這種不穩(wěn)定性、間斷性等問題,蓄熱技術在太陽能熱利用扮演著重要角色。尤其是相變蓄熱技術,其蓄熱密度大、相變過程溫度恒定容易控制等優(yōu)點,受到人們的歡迎。為了適應太陽能熱利用溫度,本文利用石蠟作為相變蓄熱材料的基本材料,采用膨脹石墨的多孔性能和較高

2、的吸附性能提高石蠟的導熱性能,并與之混合成復合相變蓄熱材料。
　　本文搭建一個立方體蓄熱裝置實驗平臺。研究膨脹石墨/石蠟作為復合相變蓄熱材料的性能為基礎,以蓄熱裝置復合相變蓄熱材料的蓄熱性能為研究對象,通過實驗比較方法,制備了不同配比膨脹石墨/石蠟復合相變蓄熱材料。首先用差示掃描量熱法(DSC)對各種配比膨脹石墨/石蠟復合相變蓄熱材料的熱物性參數(shù)進行測試;然后對各種配比的復合相變蓄熱材料在給定熱源溫度(60℃、65℃、70℃、75

3、℃、80℃)和給定流體流量(160L/h)下進行蓄熱、放熱實驗研究;最后選擇配比4％的復合相變蓄熱材料運用在太陽能集熱器熱水系統(tǒng)中。研究結果表明,制備復合相變蓄熱材料的膨脹石墨質(zhì)量含量不宜大于5%;添加的膨脹石墨對石蠟相變點和焓變的影響很小;材料在蓄熱過程中:分為三個階段,即固相顯熱蓄熱階段、固液潛熱蓄熱階段和液相顯熱蓄熱階段,在升溫過程中,蓄熱裝置內(nèi)的復合相變蓄熱材料溫升步調(diào)不一致,上層位置溫升速度大于中下層位置溫升速度;而在放熱過程

4、中,蓄熱裝置內(nèi)的復合相變蓄熱材料溫降速度步調(diào)協(xié)調(diào)一致。當熱源溫度為60℃、65℃、70℃時,膨脹石墨質(zhì)量含量為3%、4%、5%對復合相變蓄熱材料的蓄熱過程影響較大;當熱源溫度為75℃、80℃時,添加膨脹石墨對復合相變蓄熱材料的蓄熱過程影響較小。膨脹石墨含量為4%復合相變蓄熱材料的蓄熱裝置運用在太陽能集熱器熱水系統(tǒng)中,經(jīng)過測試可以提高了太陽能熱利用率10%左右,在理論上可以多提供1~3個人40℃熱水淋浴用水。
　　本文主要是對膨脹石