用于降低吸附床接觸熱阻的導(dǎo)熱復(fù)合材料研究.pdf

1、面對如今嚴(yán)峻的能源問題和環(huán)境問題，將吸附式制冷技術(shù)作為蒸汽壓縮制冷技術(shù)的補(bǔ)充和替代是一個良好的解決方案。近年來，國內(nèi)外學(xué)者對吸附式制冷做了大量研究工作，為吸附式制冷的工程應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。關(guān)于吸附床強(qiáng)化傳熱傳質(zhì)也有大量的研究成果，但是目前為止，對于降低吸附床和吸附劑之間較大的接觸熱阻，從而進(jìn)一步提高吸附床的換熱能力還沒有有效、易行的解決辦法。本文研制了一種耐溫高導(dǎo)熱復(fù)合材料，可應(yīng)用于吸附劑與吸附床之間，用來降低吸附劑與吸附床之間的接觸熱阻

2、。具體內(nèi)容如下:
　　首先為評價導(dǎo)熱復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能，搭建了基于穩(wěn)態(tài)法的導(dǎo)熱系數(shù)測試實(shí)驗(yàn)臺。本文詳細(xì)介紹了該實(shí)驗(yàn)臺的工作原理，結(jié)構(gòu)組成，測試步驟，并結(jié)合文獻(xiàn)，采用304L不銹鋼樣品對測試實(shí)驗(yàn)臺的精度進(jìn)行了標(biāo)定。結(jié)果顯示實(shí)驗(yàn)臺的最大誤差為7.1％。之后從測試原理，計(jì)算模型和加工過程等方面分析了產(chǎn)生此誤差的原因。
　　然后以環(huán)氧樹脂E-44為基體，二氨基二苯基甲烷(DDM)為固化劑，微米級Al2O3為導(dǎo)熱填料制備了耐溫高導(dǎo)熱復(fù)

3、合材料。隨著導(dǎo)熱填料用量的增大，復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能也隨之增大。但是升高過程不是線性的，而是在導(dǎo)熱網(wǎng)鏈形成之前處于緩慢上升狀態(tài)，一旦導(dǎo)熱網(wǎng)鏈形成導(dǎo)熱性能迅速提高。
　　關(guān)于填料粒徑，本文選用了10μm和35μm的Al2O3粒子進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用10μm粒子作導(dǎo)熱填料的復(fù)合材料導(dǎo)熱系數(shù)較高。采用Agari方程對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行擬合，從理論上解釋了該現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。將兩種粒徑粒子按不同比例混合可以獲得比單獨(dú)一種粒子都要高的導(dǎo)熱能力

4、，而且以1∶1的比例混合兩種粒子，獲得的復(fù)合材料導(dǎo)熱能力最好。
　　為了改善填料與基體間的界面性能，將填料粒子用硅烷偶聯(lián)劑KH-560處理。測試了經(jīng)不同濃度偶聯(lián)劑處理后的復(fù)合材料導(dǎo)熱性能，當(dāng)偶聯(lián)劑KH-560的濃度為8％時，復(fù)合材料導(dǎo)熱性能最好。由于經(jīng)過偶聯(lián)劑處理的填料粒子加入基體中之后，體系的粘度變大。為了降低體系粘度，提高填料粒子的分散性能，向體系中加入了一定濃度的稀釋劑。加入稀釋劑后可有效提高復(fù)合材料的導(dǎo)熱能力，但是并不是越

5、多越好，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40％時效果最好。
　　由于影響復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的因素眾多，為了找到合適的配比方案，同時研究各因素間的相互影響，本文制訂了5因素5水平的正交實(shí)驗(yàn)表，對上述因素進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)綜合分析，并得出最佳實(shí)驗(yàn)配比方案。
　　以此實(shí)驗(yàn)配比方案為基礎(chǔ)，配制耐溫高導(dǎo)熱復(fù)合材料將其涂抹在模擬的吸附床和吸附劑之間，利用最小二乘法計(jì)算出涂抹復(fù)合材料后吸附床和吸附劑之間接觸熱阻的大小，并和文獻(xiàn)中的接觸熱阻進(jìn)行比較。結(jié)果顯示使用本材料后