相变微胶囊悬浮液自然对流换热/储热特性实验研究

来源 :中国科学院研究生院(工程热物理研究所) | 被引量 : 10次 | 上传用户:striveadvance
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潜热型功能热流体包括相变微胶囊悬浮液和相变乳状液,与水等单相流体相比,由于它们在相变过程释放大量的相变潜热,具有较高的表观比热,能够大大提高传热与储热性能,因此在传热、暖通、空调、制冷等领域有着广泛的应用潜力。为了获得稳定的相变微胶囊悬浮液,本文通过两种方法制备相变微胶囊悬浮液:一种是以丙醇/水为基液配制相变微胶囊悬浮液,另一种是以传统的水为基液加助剂的方法配制相变微胶囊悬浮液。两种配制方法的实验结果对比证明:密度为0.941g/ml的丙醇/水混合溶液为基液所配制的相变微胶囊悬浮液最稳定,能在48小时内不发生分层。本文选择该制备方法作为后续的制备方案,将相变微胶囊材料分散到0.941g/ml的丙醇/水溶液中制备了质量浓度分别为10%、20%、30%和40%的相变微胶囊悬浮液。分别测试了不同浓度的相变微胶囊悬浮液在不同温度下的热物性,主要包括比热容、相变温度、相变潜热、导热系数、粘度、热膨胀系数、密度等,探讨了温度和质量浓度对相变微胶囊悬浮液热物性的影响,并拟合了实验关联式。对以丙醇/水为基液的相变微胶囊悬浮液热物性测试和分析结果表明:所制备的微胶囊悬浮液在浓度高达40%时仍表现出牛顿流体的特性且粘度较低,具有较高的储热密度,导热系数随浓度的升高而减小。建立了自然对流换热/储热实验系统,并分别开展了以水、丙醇/水混合溶液、质量浓度为10%~30%的相变微胶囊悬浮液为传热介质以及不同储热温度下的自然对流换热及储热特性实验研究。分析了相变微胶囊质量浓度、储热温度对自然对流换热换热/储热特性的影响,结果表明:质量浓度为10%~30%时,自然对流换热及储热的性能随着质量浓度的增大而提高。而储热温度分别为50~70℃的实验则揭示了相变微胶囊悬浮液由于在换热过程发生了相变,产生了大量潜热从而增强了自然对流换热性能。
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