含相变材料微胶囊流体相变过程对储热蓄热的影响.doc

文档介绍：中国工程热物理学会传热传质学
学术会议论文编号:123366
含相变材料微胶囊流体相变过程对储热蓄热的影响
张艳来1,饶中浩1,李复活2,汪双凤1,3*
(1 华南理工大学化学与化工学院,传热强化与过程节能教育部重点实验室, 广州 510640;
2 三门峡速达交通节能科技股份有限公司,472000,河南,三门峡;
3 山东省科学院工业节能研究中心,济南 250103)
(Tel: [phone], Email: ******@scut.)
摘要:将石蜡混合物(混合物以C19H40为主要成分,相变温度为25oC-38oC,)作芯材,树脂材料作囊壁制备成微纳米胶囊流体,将其填充在矩形密闭容器内,在下表面加热,其余各表面绝热的条件下,研究相变材料相变化过程,对储热蓄热特性进行了理论分析,并与填充在矩形密闭容器内不含有相变材料的微胶囊流体的特性进行了比较。结果表明:相变材料相变化过程提前了自然对流的启动时间,加强了换热强度;在蓄热温度超过35 oC之前,相变化的促进作用随温度增加而逐渐增强,超过35 oC以后,相变化的促进作用开始减弱。
关键词:微胶囊,相变材料,蓄热特性,自然对流
0 前言
能源是人类生存的基本要素之一,能源紧张是制约世界快速发展的一个重要因素。由于化石能源资源是有限的,随着其大量的消耗,能源的紧张状况进一步加剧,同时,矿物质资源在燃烧过程中,造成环境污染,还会产生大量的CO2和NO2。在这种情况下,现有能源的合理使用、余热的回收和可再生能源的高效利用,越来越吸引广大研究者的注意。其中,储热蓄热在余热回收和可再生能源的高效利用上,是重要的技术和方法之一[1-3]。它可以将不连续的、不稳定的热量储存起来,在需要的时候再将热量释放出去,解决供需配备失衡的矛盾。它在太阳能利用、电力的“移峰填谷”平衡电力、余热回收、空调的节能以及工业与民用建筑等领域也都具有广泛的应用前景。
蓄热流体是近些年被广泛关注的一种特殊材料,一般称之为的潜热型功能性流体[3](functionally thermal fluids),它既具有流体的流动性,又具有较大的蓄热能力及特殊的储热蓄热特性。本研究中使用C19H40为主要成分石蜡混合物,其混合物的相变化温度为25oC -38oC,,用此潜热相变材料作为芯材,树脂材料为囊壁,制备成的微纳米胶囊流体。它的特点是相变化不仅仅发生在一个固定点,而是发生在一个区域范围内,这为我们实际应用带来了很多便利。由于蓄热材料微胶囊化后,表观面积增加,其传热表面积增大,从而提高了换热面积。它可广泛应用在制冷空调、化工、太阳能蓄热、余热
回收利用、远距离热能输送等工业领域。近几年,国内外很多学者对该种流体制备方法、合成材料的特性、传热性能都进行了广泛深入的研究[4-6]。密闭空间内的流体流动与传热现象以及储热蓄热现象,在很多场合得到应用,如太阳能集热器、地热集热器、核能反应器等,对其理论研究也非常活跃,特别是其内部的自然对流、储热蓄热特性可为工程应用提供理论依据[7,8]。
本研究是将上述相变材料微胶囊流体填充在矩形密闭容器内,在下表面加热,其余各表面绝热的条件下,研究其相变材料相变化过程,对储热蓄热特性进行了理论分析,并与不含有相变