严寒地区村镇建筑用无机相变材料的制备与封装

摘要

中国的严寒地区很多农村仍利用火墙采暖。木柴、煤炭等燃料在火炕或炉灶内充分燃烧，高温烟气从火墙内部流过，经烟囱口排放到大气中。高温烟气的热量并不能得到充分利用，许多热量都随着烟气散失到室外。但现有的火墙无法储存热量，导致火墙冷却速度快，给严寒地区人们的取暖带来了不便。
　　为了能最大化的利用高温烟气的热量，节约能源，本论文设计了一种装置，将无机相变材料封装到装置内部。无机相变材料具有储能和释放能量的性能。把无机相变材料的封装装置放置在火墙内，可以起到充分利用能源，调节室内温度的作用。通过对封装装置特殊的结构设计，可以最大化吸收高温烟气的能量，并将尽可能多的热量释放到室内，起到节能之目的。
　　本论文选取了四种无机相变材料，并将其做了改性处理，通过增稠剂法和成核剂法有效地改善了无机相变材料的相分层和过冷。通过试验，考察了每种材料的长期性能，即相变体积变化率和热循环稳定性。
　　利用DSC法测定了经过500次冷热循环的四种无机相变材料的相变潜热，结果表明，随着冷热循环次数增加，相变潜热稍有损失。每经过50次冷热循环，测定一次相变潜热值，利用数学拟合的方法，给出了线性拟合公式，以此来描述无机相变材料相变潜热与冷热循环次数的关系。
　　设计了一种测量无机相变材料体积变化率的装置，分别测定了四种无机相变材料在发生相转变时的体积变化率。试验表明，四种无机相变材料在发生相转变时，从固态变为液态体积会发生较大的膨胀。
　　考虑相变材料体积膨胀的影响，将改性后长期性能良好的无机相变材料封装入本论文设计的封装装置中。为了能更加合理的推广和应用，本论文也研究了装有无机相变材料的封装装置的储能和释放能量的性能，并且给出了四种无机相变材料在试验设计尺寸的封装装置里的储能和释放能量时间。

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第1章绪论

1.1 课题的来源及研究的目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要研究内容

第2章无机相变材料的改性

2.1 无机相变材料及性质

2.2 试验装置搭建及试剂

2.3 无机相变材料的筛选

2.4无机相变材料改性

2.5本章小结

第3章无机相变材料的性能研究

3.1 无机相变材料体积膨胀率

3.2 无机相变材料的热循环稳定性

3.3试验结果及分析

3.4本章小结

第4章无机相变材料封装装置设计及应用效果

4.1 封装体材料筛选

4.2封装装置的设计

4.3无机相变材料封装装置的热能存储特性测试

4.4无机相变材料封装装置的热能释放特性测试

4.5 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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