文档介绍：武汉理工大学
硕士学位论文
基于Al-Si-Cu-Mg-Zn合金的高温储热材料优化设计与储热性能
研究
姓名:董静
申请学位级别:硕士
专业:材料学
指导教师:程晓敏
20091101
摘要热能储存是太阳能热发电技术的关键,也是解决能源问题的核心技术,目前正受到广泛的研究关注。储热材料的选择关系到热能储存的效率与效果,金属相变储热材料储热量高,稳定性好,广泛应用于高温储热,因此成为本文研究的出发点。本文基于狢狹猌辖鹩帕嫉拇⑷刃阅埽圆牧辖谐煞的优化设计,使其在储热量、相变温度范围方面更加适应太阳能热发电系统的本文共设计制备了唷卜—类、——类、稢猌嗨睦合金共个试样,通过相图分析、等离子光谱分析、金相显微分析、湎哐射分析、差示扫描量热分析、基于阿基米德原理的排液法等分析测试方法,对试样的元素含量、金相组织、物相结构、潜热、密度进行分析与测量,。结合潜热与显热以全面评价材料的储热能力,且里更直观地评价材料储热能力。根据测试与计算结果,本文所制备的种铝基合金相变储热材料的储热量均大于/啾湮露确段℃,可用作太阳能热发电系统的储热材料。储热材料单位质量相变潜热受元素热焓值和物相组织热焓值的影响。受元素热焓值影响,.类合金储热材料单位质量相变潜热比其余三类高,瓹甅嗪辖鹌浯危皇芪锵嘧橹褥手涤跋欤樱瓹嘀械腂辖鹁哂凶罡材料的显热主要跟各组成元素的比热容及其含量有关,.类合金的单位质量显热比其它三类要高,且合金显热最高。计算发现各合金显热值较可观热均高于其它三类,综合储热能力最佳;尽管一嗪辖鹁哂薪细咔比戎担通过添加、元素可增大材料密度,从而极大地提高材料单位体积总储综合所制备的材料来看,.类中的合金在单位体积储热能力上表现最佳,且相变温度范围为~妫视糜谔裟苋确⒌缦低场实际工作需要。通过密度将单位质量储热量换算为单位体积储热量,以便在有限的储热室空间的单位质量相变潜热值。且差值较小。结合潜热及显热来分析合金的单位质量总储热量,一类合金的显热和潜但其显热最差,故总储热量不佳。热量。因此,.类、..类合金具有较大的单位体积储热量。
关键词:储热材料;铝基合金;潜热;显热;热物性
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独创性声明本人声明,所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何关于论文使用授权的说明本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定,即学校有权保留、送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得武汉理工大学或其他教育贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。
第滦髀前言能源是人类社会赖以生存与发展的物质基础与根本需要,影响着人类生活的方方面面。目前随着工业化生产日新月异的发展,常规能源的贮藏量正急剧剧,对人类社会的后续建设与发展带来了巨大挑战,能源问题成为全世界人民重复使用的优点,以解决未来可能面临的能源枯竭问题;另一方面需要该能源是一种环保的清洁能源,在使用过程中不会或较少产生污染。因此,尽可能多地用清洁能源代替含碳量高的矿物能源,是开发新能源应该遵循的原则,也是建设可持续发展社会的基本需求。大力研究与开发这种可再生环保新能源的利能源过渡的时期已经到来,高效节能的可再生环保能源的开发已成为全球研究根据我国国情,我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国,煤炭消耗约占能源消费结构的%,已成为我国大气污染的主要来源【浚茉次;谖夜任突出。且由于人口原因,我国人均能源储备量较少,因此面临着未来能源枯竭的巨大威胁。年的统计资料表明,世界人均原煤储备量为,而我国人均原煤储备量仅有坏绞澜缛司⒘康/皇澜缛司痛⒈噶课,而我均值的;世界人均天然气储备量为夜司烊黄⒈噶拷鲇嘉J澜缛司⒘康/。同美国等国相比较,我国的人均化石能源储量仅为原苏联的,美国的【俊生,是我国在世纪必须解决的重大课题。太阳能利用技术因此走进人们的视野,长期以来受到了人们的广泛关注。太阳能是太阳内部的核聚变反应所产生的巨大能量,太阳内部毫不停歇地进行着核聚变反应,即由氢聚变成氦的原子核反应,因而不停释放出大量的反应热,下降,全球面临着日益严峻的能源短缺,由能源使用带来的环境污染也日益加需要共同面对的问题。世界上已有越来越多的国家意识到要从根本上解决能源问题,只能依靠科学的发展与技术的革新,主要以两个方面为标准来发