石蜡/水相变乳液的稳定性能和储能容量

doi:10.11901/1005.3093.2016.751

材料研究学报

2017, Vol. 31

Issue (10): 789-795 DOI: 10.11901/1005.3093.2016.751

研究论文

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石蜡/水相变乳液的稳定性能和储能容量

黄莉(

)

宁波大学建筑工程与环境学院宁波 315211

Stability and Heat storage Capacity of Phase Change Emulsion Paraffin/Water

Li HUANG(

)

Faculty of Architectural, Civil Engineering and Environment, Ningbo University, Ningbo 315211, China

引用本文:

黄莉. 石蜡/水相变乳液的稳定性能和储能容量[J]. 材料研究学报, 2017, 31(10): 789-795.
Li HUANG. Stability and Heat storage Capacity of Phase Change Emulsion Paraffin/Water[J]. Chinese Journal of Materials Research, 2017, 31(10): 789-795.

全文: PDF(786 KB) HTML

摘要:

使用石蜡/水相变乳液作为供冷管网的传热介质,利用石蜡的相变潜热减小储存系统的体积。使用自制的实验平台,研究了石蜡/水相变乳液的泵送循环稳定性能和储能容量。结果表明,相变乳液具有良好的静置稳定性,而泵送循环稳定性能则与石蜡的熔点密切相关。相变乳液的储能容量取决于石蜡的含量,是水的显热容量、石蜡的显热和潜热容量之和。在空调冷冻水系统典型的运行温度范围5~11℃,石蜡质量含量为30%的乳液能输送50 kJ/kg的热量,是水在相同温度范围内热容量的2倍。

关键词 ：材料科学基础学科, 相变乳液, 储能容量, 相变材料

Abstract：

A test rig has been built to investigate the heat capacity of emulsions of paraffin/ water as well as their stability by pumping circulation. The results show that the emulsion kept at an appropriate level of stability and heat capacity during the desired storage period. However, the stability by pumping circulation depends largely on the phase change temperature of the used paraffin. The heat capacity of the emulsion is the sum of the sensible heat capacity of water and the sensible and latent heat capacity of paraffin. In the typical temperature range of 5°C to 11°C for cold supply networks, the emulsion has a heat capacity of 56 kJ/kg, which is twice as high as that of simple water.

Key words： foundational discipline in materials science phase change emulsion heat capacity phase change material (PCM)

收稿日期: 2016-12-22

ZTFLH:

TB34

基金资助:国家自然科学基金(51406092)和宁波市自然科学基金(2015A610101)

作者简介:

作者简介黄莉,女,1978年生,副研究员,博士

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图1 石蜡相变乳液的示意图和外观

图2 自制实验平台外形图与示意图

图3 计算乳液热容量所使用的热力学系统

图4 石蜡相变乳液在制备当日(2014年2月8日)和经过28个月(2016年6月24日)室温静置储存后的粒径分布曲线

图5 石蜡相变乳液在制备当日(2014年2月8日)和经过月28个月(2016年6月24日)室温静置储存后的DSC曲线

图6 熔点为10℃的石蜡相变乳液在泵送相变循环测试过程中粒径的分布曲线

图7 熔点为10℃的石蜡相变乳液在泵送相变循环测试前后的DSC曲线

图8 熔点为20℃的石蜡相变乳液在泵送相变循环测试中微粒的直径分布曲线

图9 在冷却过程中初始传热介质的热流量及实验测得的与根据公式(5)计算所得的水的温度数值

图10 在加热过程中初始传热介质的热流量及实验测得的与根据公式(5)计算所得的水的温度数值

图11 实验测出的水的储能容量和根据公式(6)的计算结果与温度的关系曲线

图12 在释能过程中乳液与水的储能容量对比

图13 在蓄能过程中乳液与水的储能容量对比

图14 在释能和蓄能过程中相变乳液实际测得的储能容量数值和根据公式(6)计算的数值与温度的关系

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