相變微膠囊的制備及其相變儲能性能在建材中的應(yīng)用.pdf

1、近幾年，隨著建筑能耗的加大，研究人員加大了相變儲能技術(shù)在建筑節(jié)能領(lǐng)域的研究.大量的相變儲能材料被引進到建筑節(jié)能材料中，以期達到節(jié)能控溫的效果。但是迄今為止沒有一種相變材料能完美地達到實現(xiàn)控溫效果的，它們要么是存在過冷現(xiàn)象，要么穩(wěn)定性差，要么對骨架結(jié)構(gòu)具有腐蝕性，更重要的是狹窄的相變溫度范圍不能很好的對溫度變化幅度大的環(huán)境進行有效地調(diào)控。
　　因此，本課題采用具有相變潛熱高、熔化時蒸汽壓力低、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、幾乎沒有過冷現(xiàn)象、自成核、

2、沒有相分離和腐蝕性等優(yōu)點的石蠟作為相變材料，并將石蠟包入到微膠囊中，使其與與骨架材料分開，既能保證不對骨架材料造成不良影響，也能使相變材料在相變時保持固體狀態(tài)。在本課題中，通過乳化技術(shù)，以石蠟為芯材，以脲醛樹脂為囊壁，制得相變儲能微膠囊。測試微膠囊囊壁在不同酸堿環(huán)境下的穩(wěn)定性；運用差熱分析法（Differential Thermal Analysis)，對微膠囊在多次熱循環(huán)作用下的穩(wěn)定性進行實驗，并求得相變微膠囊的潛熱。將制得的微膠囊加

3、入到水泥凈漿基體中，制得儲能控溫建筑材料，測量它們的差熱分析曲線，得出相變材料在建材中的相變潛熱和重復(fù)相變后的穩(wěn)定性。在數(shù)值模擬方面， FLUENT是一種應(yīng)用廣泛且較為精準(zhǔn)的流體計算軟件，運用這種軟件，可以對相變材料及其所處環(huán)境進行仿真模擬，從而與實驗結(jié)果進行直觀的對比。
　　在已經(jīng)具有相變，傳熱和FLUENT軟件等知識的基礎(chǔ)上，對相變材料對環(huán)境溫度的調(diào)控進行觀測和模擬，利用Origin7.5圖像處理軟件對實驗數(shù)據(jù)進行整理、擬合、

4、分析，得到表征相變材料在一定環(huán)境溫度變化的情況下的控溫效果，證實相變材料在建筑節(jié)能和建筑結(jié)構(gòu)維護方面能起到有效的作用。本文的研究內(nèi)容和主要成果如下：
　?。?）通過實驗發(fā)現(xiàn)，合成過程中，攪拌轉(zhuǎn)速，包囊溫度和石蠟用量都會對微膠囊的粒徑，外貌等產(chǎn)生影響，當(dāng)轉(zhuǎn)速為450r/min,石蠟用量為280g，溫度為63~65℃時，微膠囊外貌規(guī)則，光滑，粒徑分布均勻。
　?。?）通過實驗發(fā)現(xiàn)，對相變微膠囊的穩(wěn)定性進行研究。在實驗中發(fā)現(xiàn)，微膠

5、囊在堿性環(huán)境中穩(wěn)定性較好，而在酸性環(huán)境下很容易破壞；另外還發(fā)現(xiàn)在多次熱循環(huán)作用下微膠囊穩(wěn)定性良好。
　?。?）運用差熱分析法對相變水泥柱體進行差熱分析，發(fā)現(xiàn)相變水泥材料的吸放熱控溫能力是普通水泥材料的幾倍到十幾倍。
　?。?）在實驗中發(fā)現(xiàn)，隨著微膠囊量的增加，微膠囊對溫升的降低能力越強，升溫速率和降溫速率也就越低；然后測試含有微膠囊的混凝土的絕熱溫升，發(fā)現(xiàn)相變微膠囊能有效的降低混凝土中的水化溫升。
　　（5）運用CFD