纳米二氧化硅复合吸附剂导热性能的实验研究

摘要

固体吸附式制冷是一种环境友好型制冷方式,它能有效的利用太阳能和工业废热等低品位能源,并且系统结构简单、无运动部件、无噪音、抗震性好等优点,受到国内外越来越多的重视。但由于系统整体效率不高而在实用化中受到限制,其中吸附床中吸附工质对的影响最为显著,特别是吸附剂的吸附性能和导热性能较差使得吸附制冷机体积庞大,系统整体效率低,所以开发具有高吸附性和导热性的新型高效吸附工质对显得尤为重要。基于纳米二氧化硅的高吸附性能和低导热性,本文提出在纳米二氧化硅中添加高导热性的材料,改进其导热性能。
　　本文的主要工作成果和创新点如下:
　　1)为提高粉状纳米氧化硅的导热系数,本文首次提出以导热系数均较大的石墨和碳化硅为高导热添加剂,以聚乙烯醇为粘结剂,并施加不同的压力,将纳米氧化硅进行固化处理,研究不同配比的纳米二氧化硅的导热性能。
　　2)本文采用稳态平板法测量纳米氧化硅的导热性能,讨论了实验的原理和方法,推导出了考虑样品侧面散热与忽略样品侧面散热两种情况下的导热系数计算公式,对比分析了二者对实验结果的影响。
　　3)为优选合适的测量参数,本文根据导热系数测量装置建立了相应的数学模型,模拟了环境温度,热源温度和样品厚度等对导热系数测量的影响。通过模拟发现随着热源温度的升高、环境温度降低、试样厚度的增加或试样导热系数的减小,传热温差增加的同时侧面散热不仅绝对量增加而且其占总传热量的比例也增加。
　　4)通过实验测量和实验结果分析,石墨对复合材料导热性能影响较大,其次是粘结剂,碳化硅和固化密度(即压力);石墨含量越高,样品的导热系数测量结果也越大;从因子趋势分析图中可以看出碳化硅的影响呈先增加后减小的趋势,纳米氧化硅与碳化硅的最佳比例应取10:1。

目录

摘要

Abstract

符号表

第1章 绪论

1.1 吸附制冷吸附剂研究现状

1.1.1 常用工质对

1.1.2 存在的问题及发展方向

1.2 纳米氧化硅综述

1.2.1 纳米二氧化硅的性质

1.2.2 纳米二氧化硅的制备方法

1.2.3 纳米二氧化硅的改性研究

1.2.5 纳米氧化硅的特殊结构及其应用

1.2.6 纳米氧化硅吸附性能研究现状

1.3 研究的内容和方法

第2章 实验原理

2.1 概论

2.2 稳态平板法的实验原理

2.3 实验设计

2.3.1 正交实验设计原理

2.3.2 正交实验设计步骤

2.4 本章小结

第3章 导热系数的测量

3.1 概论

3.2 实验材料

3.3 实验仪器

3.4 实验设计

3.4.1 参数及水平选择

3.4.2 正交实验设计

3.5 实验样品的制备

3.6 导热系数测量的影响因素分析

3.6.1 侧面散热的数值模拟

3.6.2 试样厚度的影响

3.6.3 铜板上下表面散热速率的影响

3.6.4 热源温度和环境温度的影响

3.7 实验误差分析

3.8 实验步骤

3.9 本章小结

第4章 实验结果及分析

4.1 实验结果

4.2 实验结果的正交分析

4.2.1 直观分析

4.2.2 各因子趋势分析

4.2.3 极差分析

4.2.4 方差分析

4.4 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

附录