高温定型复合相变储热材料的制备与性能研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kikox3
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
解决气候危机是我们时代的一项重大挑战,太阳能由于不需要化石能源的投入,同时没有碳排放的产生,被普遍视为碳中和能源。然而由于太阳能间歇性和不稳定性的限制,通常需要将其与储热系统相结合,来减少供需失配,实现连续、可调度的电力输出。相变材料由于具有较大的储能密度以及在储热/放热过程中保持近似恒定的温度,被认为是最有前途的储能材料之一。定型复合相变材料是解决大多数相变材料非理想性能的有效手段,基于此,本文对定型复合相变材料的性能改进与实际应用进行了一系列的探究。冷压缩与混合烧结法因适用于复合材料的大规模生产而受到关注。由于膨胀石墨(EG)和氯化盐的润湿性,在三元共晶氯化盐(TC)/Mg O陶瓷/EG的定型复合相变材料的配比中应考虑EG和陶瓷材料在封装效应上的解耦。在这项研究中,分别将40 wt.%-55 wt.%Mg O和5 wt.%-20 wt.%EG添加到复合材料中,发现该体系材料可以装载近45 wt.%的熔盐。命名为15EG-40Mg O的45 wt.%TC-15 wt.%EG-40 wt.%Mg O样品被认为是在导热性增强和能量密度降低平衡方面接近于最佳的配方。这种比例复合材料的导热系数为8.86 W?m-1?K-1,在300-600℃的温度范围内,蓄热密度达到439.53 J·g-1。此外,这些复合材料可以很容易地集成到太阳能储热系统中,通过焓-孔隙率方法证明,相比于传统的氧化铁材料,含复合材料的储热系统具有更大的优势和更广阔的应用前景。以往对填充床潜热储热系统的研究主要集中在储热罐的数值优化上,目前还没有关于在高温条件下对含定型复合相变材料填充床储能系统的实验研究。本文进一步依据课题组搭建的新型中高温填充床储能实验系统,以砖形定型复合相变材料为储热介质,通过实验探究了含复合相变材料填充床储能系统的动态储热/放热性能。结果表明,随着储热罐内平均温度的不断升高,罐内温差出现两个波峰,当换热流体的平均温度达到400℃时,储热罐内温差迅速减小到波谷处。此外随着系统平均温度的升高,瞬时储热效率呈现先增加后降低的趋势。放热过程在温差以及放热效率变化上有着相似的变化。通过控制储热/放热过程的温度区间(136℃-451℃),含定型复合相变材料的填充床储能系统的整体效率为39.1%。本工作的结果可为定型复合相变材料的制备以及填充床储能系统的结构优化设计和工业应用提供数据支持。
其他文献
多孔材料是热辐射领域中常见的耐高温介质,因其具有低密度、耐腐蚀、制造成本低等优点,在航空航天、武器制造、能源化工等领域均有重要应用。特别是对材料的光谱辐射特性研究,能够提供具体的测量方法,对相关领域的热辐射传输具有重要意义。本文以多孔氧化铝陶瓷泡沫材料为研究对象,针对其光谱辐射特性参数的测量方法展开了研究。采用仿真软件对多孔材料光谱辐射特性测量装置的光热特性进行了仿真设计。该测量装置采用三个氙灯光
学位
面向核热推进的颗粒床反应堆具有高比冲、尺寸小和大推力等优点,在深空探测领域具有较好的应用前景。颗粒床反应堆内部的传热特性显著影响其安全性能。特别地,由于其内部温度可达3000 K以上,热辐射是研究其传热特性时不可忽略的因素之一。当前关于颗粒床反应堆传热的研究主要集中于导热和对流领域,对于热辐射的影响鲜有关注。本文主要对颗粒床反应堆的传热问题进行分析与研究,特别是热辐射效应,为其设计与传热安全特性分
学位
飞行机器人将无人机与机械臂进行结合,可以实现微小型主动作业,具备远程探测、实时监控和情报收集等功能,具有其他无人机无法比拟的科技优势,目前仍处于概念机阶段。本文从保障飞行机器人安全和提高能量利用效率出发,开展满足其运行需求和基本性能指标的混合动力系统设计、运行特性分析和能量管理策略研究。详细工作内容如下:基于飞行机器人运行特性和性能指标,提出采用涡喷发动机和螺旋桨共同产生推力的混合动力系统作为飞行
学位
自机械泵广泛应用以来,人们在处理泵体轴封与泄漏的问题上,曾投入巨大资本但成效甚微。直至屏蔽泵技术被提出,其以效率置换零泄漏的特点而备受关注。然而高能量损耗不仅会降低机组效率,亦会引发扬程不足导致电机烧毁或结构震动损坏等问题,造成重大安全隐患与经济损失。本文通过自主搭建的优化平台提出两种叶片优化方案,并基于数值模拟深入研究优化前后方案外特性与内流场的改善情况。(1)考虑屏蔽泵冷却管路对实际流动的影响
学位
工业染料废水的排放形势日益严峻,对生态环境造成了极大的危害,许多行业,如纺织、皮革、印刷、塑料和化妆品等,在生产过程中排放有机染料废水到环境中,对环境和人类健康都造成了严重危害。目前已经提出各种用于处理有机染料废水的方法,比如生物、物理和化学处理方法等。然而,传统的水处理技术在处理许多有毒和生物难降解的有机污染物方面效率低下,往往无法满足日益严格的环境排放要求。因此,电化学技术在处理废水污染问题上
学位
目前,空中目标检测技术快速发展,研究火箭的隐身技术是大势所趋。尾焰产生的红外辐射是目标探测主要的辐射来源,而尾焰中的主要辐射源是Al2O3粒子辐射,研究Al2O3粒子的辐射特性是精准计算固体火箭发动机尾焰辐射中至关重要的一步。目前大部分数值研究工作是将尾焰中凝相颗粒全都视作球形来计算,最终计算得到的辐射信号会产生偏差。因此,探究非球形凝相颗粒对固体火箭发动机辐射信号的影响对喷焰辐射模型完善、特性规
学位
本文采用两步合成法制备了1-(2-甲氧基乙基)-3-甲基咪唑醋酸盐[C1OC2mim][Ac],1-(2-甲氧基乙基)-3-甲基咪唑丙酸盐[C1OC2mim][Pro],1-(2-乙氧基乙基)-3-甲基咪唑醋酸盐[C2OC2mim][Ac]和1-(2-乙氧基乙基)-3-甲基咪唑丙酸盐[C2OC2mim][Pro]四种醚基功能化离子液体,并使用核磁共振氢谱、核磁共振碳谱和元素分析对四种离子液体进行表
学位
涡桨发动机性能要求不断提高,要求其对较大流量工作范围有较好的适应性。带动桨叶旋转的变转速动力涡轮作为其中的关键部件,需要对因较大流量变化而带来的较大攻角范围有较好的适应性。损失模型作为气动设计较为重要的一环,对涡轮叶型的设计具有重要意义。然而现有涡轮损失模型在预测处于较大来流攻角条件下的叶型损失有较大偏差,故本文以某型变转速动力涡轮叶型为研究对象,对现有损失模型进行修正与改进。首先,本文以某型变转
学位
碳达峰与碳中和发展战略的实施加速推动了我国能源结构转型,化石能源将逐步被新能源取代。电力供应清洁化引起的首要问题是高比例风光发电的随机波动性将对电网造成巨大的冲击,使其电力平衡难度增大,因此亟需大量调节电源参与调频调峰。在未来的电源结构中,装机容量不断增多的核电机组具备一定的调节能力意义重大。然而核电厂考虑到机组运行的安全性与经济性,通常带基本负荷运行。本文通过研究压水堆核电机组的运行特性,找寻限
学位
碳量子点(CDs)不但具有优异的光致发光性能,还具有如低毒、生物相容性、高量子产率、超高比表面积、化学惰性、优异的电子转移性能等。迄今为止,CDs被广泛认为是一种非常有前途的纳米材料,在不同的领域有巨大的应用,包括传感器、储能、药物递送、生物成像、催化和发光二极管(LEDs)领域。然而目前报道的碳点的发射波长大多数集中在蓝绿光区,红光和近红外区域发光的碳点目前还比较少,并且人们对于多色发光体系还没
学位