石蜡是适用于温度范围在0～90 ℃潜热式储存的典型有机相变材料,具有相变潜热大、无过冷和相分离现象、性能稳定、无腐蚀性等优点,但存在导热系数偏低的不足,从而影响了其在相变过程中的传热速率。此外,在石蜡作为相变材料应用时,由于其相变温度和潜热储存系统的操作温度往往不能做到完全匹配,而单一的石蜡在性能上又不能较好地满足其建筑应用的要求,因此,基于石蜡的复合相变材料制备与储热性能研究具有较为重要的实用价值。本论文针对单一的石蜡存在导热系数偏低且在性能上不能较好地满足建筑应用要求的不足,对十八烷和月桂酸的复合相变材料制备、性能及相变过程中的传热分析等进行研究,通过添加高导热系数的纳米金属铜解决该复合相变材料导热系数偏低的问题,并对其储热性能和相变过程进行实验测试与研究。整个研究的主要内容如下:1.十八烷-月桂酸复合相变材料的制备、性能和热稳定性研究首先由十八烷和月桂酸采用熔融共混法制备出十八烷-月桂酸复合相变材料,然后通过利用安装在试管内的热电偶、采用DH3816温度测试分析仪和装有相应软件的计算机对其相变过程进行测试,采用NETZSCH STA449F3同步热分析仪和DRE-2C导热系数测定仪对其主要热物理性能参数(包括相变温度、相变潜热、导热系数和比热)进行测试,并通过对其进行多次溶化-凝固循环实验以验证其热稳定性。实验研究结果表明:十八烷-月桂酸复合相变材料的相变温度和相变潜热都随着十八烷和月桂酸摩尔组成的变化而改变,十八烷-月桂酸复合相变材料存在一个低共熔点,其相应的摩尔比例为十八烷:月桂酸=0.572:0.428,最低共熔温度为21.51 ℃;十八烷-月桂酸复合相变材料的导热系数和其相变温度成反比关系,复合相变材料的相变温度降低时,复合相变材料的导热系数反而提高;同一复合相变材料的导热系数随着温度的升高而增大,当温度升高到一定阶段后,由于其传热状态已进入稳定状态,复合相变材料的导热系数大致保持稳定不变;实验得出摩尔比例为6:4的十八烷-月桂酸复合相变材料具有合适的相变温度和相变潜热,其大小分别为24.29 ℃和176.8 kJ·kg-1,该复合相变材料在210次的熔化-凝固热循环之后,其热稳定性较好。2.十八烷-月桂酸/纳米铜复合相变材料的制备、性能和热稳定性研究首先通过在摩尔比例为6:4的十八烷-月桂酸复合相变材料中添加不同质量分数的纳米铜并采用物理分散和化学分散相结合的方法制备出十八烷-月桂酸/纳米铜复合相变材料,然后采用NETZSCH STA449F3同步热分析仪和DRE-2C导热系数测定仪对其主要热物理性能参数(包括相变温度、相变潜热、导热系数和比热)进行测试,并通过对其进行多次溶化-凝固循环实验以验证其热稳定性。实验研究结果表明:纳米铜的存在对该复合相变材料相变温度的影响并不明显,但对该复合相变材料相变潜热的影响较为明显,其最大降低幅度为12.2 kJ·kg-1;固态和液态的十八烷-月桂酸/纳米铜复合相变材料的导热系数都随着添加纳米铜的质量分数增加而增大,但当纳米铜质量分数超过3%时,其导热系数不再增大;十八烷-月桂酸/纳米铜复合相变材料的导热系数随着温度的升高而增大,当温度升高到50 ℃之后,由于其传热状态已进入稳定状态,其导热系数大致保持稳定不变;纳米铜的添加可有效地改善该复合相变材料的传热性能,其中添加纳米铜的质量分数为1.5%是较为合适的,此时该复合相变材料在210次的熔化-凝固热循环之后,其热稳定性较好。3.两种复合相变材料传热过程的模拟分析通过利用ANSYS软件对十八烷-月桂酸复合相变材料和十八烷-月桂酸/纳米铜复合相变材料的传热过程进行模拟分析,研究结果表明:纳米铜的添加可明显地加快该复合相变材料的传热速率,十八烷-月桂酸/纳米铜复合相变材料比十八烷-月桂酸复合相变材料具有更好的传热性能。本论文的研究工作及其所取得的研究成果可望解决单一的石蜡存在导热系数偏低且在性能上不能较好地满足建筑应用要求的问题,为其在工业与民用建筑结构的加热或采暖中的应用提供较为可靠的实验依据和技术基础。