膨胀石墨导热 绝热
1 实验 1.1 实验原理 稳态平板法是一种利用一维稳态导热过程的原理测定材料导热系数的方法，适用于各种绝热保温材料和非良导热材料。但过量的膨胀石墨的加入会影响无机水合盐储热材料的相变性能，因此在加入膨胀石墨提高复合相变储热材料导热系数时应尽量减少膨胀石墨对三水醋酸钠相变性能的不利影响，尽量避免过冷度的增大。膨胀石墨导热 绝热本文选用稳态平板法测定以三水醋酸钠为基质的复合相变储热材料的导热系数，并进行对比分析。膨胀石墨_石蜡复合相变材料相变过程的热分析 - 期刊论文 - 道客巴巴#膨胀石墨/ 石蜡复合相变材料相变过程的热分析/ 吕学文等 131 膨胀石墨/ 石蜡复合相变材料相变过程的热分析 吕学文1 考宏涛1 李 敏2 1 南京工业大学材料科学与工程学院 南京 210009 2 东南 大学江苏省土木工程材料实验室 南京 211186 摘要 利用膨胀石墨的层状结构及其高热导率制备了膨胀石墨/ 石蜡复合相变储能材料。（3）将试样表面加工平整，使之与加热铜板及冷板紧密相贴，不允许有空气间隙。研究结果可用于：计算钢锭模帽口散热及帽口内钢水凝固时间；确定复合保护渣的用量及其中的可膨胀石墨的含量等。
图 4 b 中膨胀石 图 5 为膨胀石墨/ 石蜡复合相变材料物理模型中 A、 C B、墨与相变材料之间由于热导率的不同 存在局部热不平衡现 点的温度随时间变化的曲线。采 用层状复合 材料 的热传导模型 通过 A NSY S 软件对膨胀石墨/ 石蜡 复合相变材料的相变过程进 行数值模拟。哲斌 采用 FLUENT 软件对其蓄热熔化过提高能源利用率 1 。此时主加热器电阻丝产生热量只能通过试样传导，冷面循环水将热量带走，防止热量通过实验装置侧面散失。从图 5 中可以看出 膨胀石墨象 大部分热量由上层石蜡传递给膨胀石墨 再由膨胀石墨 与周围的石蜡温度变化很接近 说明此复合体系中膨胀石墨传递给底层石蜡。膨胀石墨导热 绝热 图 5 A、 C 的温度曲线 B、 Fig. 5 Temperature curves of A B C 4 结论 1 加入膨胀石墨后 石蜡在相变过程中温度分布很均 匀 起到的强化传热效果相当明显。
Tl Tl Tl c l c l u v 通过相关实验研究并进行性能测试 相变材料石蜡的焓 t x y 2 Tl 2 Tl 值见表 1 材料的其它热特性参数见表 2。 2 实验数据与分析 （1）将主加热器功率控制在205W左右，测定含体积分率为6%～13%膨胀石墨试样的导热系数，实验数据如表1所示。膨胀石墨导热 绝热关键词可膨胀石墨温度保护渣导热系数《中国图书资料分类法》分类号ＴＦ１１１．１７０引言现在，模铸较普遍地采用绝热板和复合保护渣“二位一体”保护浇注。本文以自制的三水醋酸钠（CHNa·3HO）无机水合盐类相变材料为储热基质，选用高导热系数的膨胀石墨作为添加剂来改善其导热系数。由于在储释能过程中有能量的传递，特别由于其储、释能过程的能量传递是以热传导形式为主，则导热系数成为影响储能材料蓄放热效率的重要因数。在添加位质量的相变潜热。
膨胀石墨导热 绝热张正国等 2 对石蜡/ 膨胀 由顶面流入 底面流出。后续的实验都以10%体积分率的膨胀石墨为标准加入量。 图5 不同体积分率膨胀石墨与导热系数关系图 （2）调整加热器功率使热面温度维持在20℃～50℃之间，调整恒温水浴温度，使冷面温度维持在10℃～20℃之间。材料导热系数的测量方法大致有稳态平板法、稳态圆柱板法、DSC探针法等几种，目前普遍的方法是稳态平板法[2,3]。 图 1 膨胀石墨/ 石蜡复合相变材料的热传导模型 Fig. 1 Heat transfer model of expanded graphite/ paraffin wax composite phase change materials2 数学模型 考虑到膨胀石墨与石蜡之间由于传热特性的不同会引 7起局部热不平衡现象 建立了不同的温度模型 运用 2 个能量方程分别求解膨胀石墨与相变材料之间的温度场 8 。其基本原理式为： 第24 卷第5 期 2010 年10 月 制冷与空调 Refrigeration and Air Conditioning Vol.24 No.5 Oct. 2010.26～29第24 卷第5 期 茅靳丰，等：用稳态平板法测定储热材料导热系数的实验研究 ·27· （1） 式中：A为试样的有效导热面积，m过试样的热流量，W；δ为左右两被测试样的平均厚度，m；⊿t为左右两被测试样表面降温温差的平均值，K；λ为被测试样在平均温度t下的导热系数，W/m·K。
国家自然科学基金 吕学文: 男 1984 年生 硕士研究生 主要研究方向为复合相变材料的热性能 E mail: lxw w ll 126. co m 考宏涛: 通讯作者 副教授 E ma il: kao ht njut . edu. cn 132 材料导报 B: 研究篇 2011 年 2 月 下 第 25 卷第 2 期 T T 0 t 0 7 3 数值模拟与分析 相变问题是一种非线性的瞬态热分析问题 非线性与线 性问题的差别在于非线性问题需要考虑相变过程中吸 收或释放的潜热 物质发生物态变化 在温度不发生变化时 吸收或放出的热量 。加热器的面积和试件的相同。汤 自然对流的影响 5 对外界环境的无热损。膨胀石墨导热 绝热由于焓包含了潜热 相变的影响自动地包含在焓形 温度/ 0 23 25 40式的能量方程中 因而不需要考虑固/ 液移动界面。复合相变储能材料既能有效克服单一无机物或 用层状复合材料的热传导模型 6 通过 ANSY S 模拟软件强有机物相变储热材料存在的缺点 又可以改善相变材料的应 大的热分析功能 分析研究膨胀石墨/ 石蜡相变过程中材料用效果及拓展其应用范围 在此领域国内外学者做了很多实 内部的温度场分布。膨胀石墨是由天然鳞片石墨经石墨插 1 石墨/ 石蜡复合相变材料的物理模型层、水洗、干燥、 高温膨 化得到的一种疏松多孔的 蠕虫状物质 经过高温膨化后 石墨原先的平面层明显裂开而产生不 图 1 为膨胀石墨/ 石蜡复合相变材料的热传导模型。
膨胀石墨导热 绝热在均匀变形 且平面层呈卷曲状态 表面为网状孔型结构。 图1 稳态平板法实验台 图2 稳态平板法示意图 导热系数的测量设备采用哈尔滨市鸿润教学试验设备厂的WTPQ型稳态导热系数测试台，其实验仪器部件主要包括电加热板、铜-康铜丝制成的E型热电偶、绝热材料、电压稳压器等。可膨胀石墨（以下简称ＫＰ）在１２０℃左右开始明显膨胀。稳态平板法比较简单，且精度较高，但主要用于测量固体介质，一般需要把被测物处理成规则固定尺寸的几何形状（例如长方体）后再测量。由于单一相变材料的热传导性都很低 程进行数值模拟 获得了石蜡熔化过程温度场分布、 熔化时在发生相变过程中容易出现泄漏问题 影响其在储能技术领 间以及相界面移动规律。传热传质强化介质石墨的膨胀工艺及导热性能研究--《高校化学工程学报》2011年04期#平;张双喜;生晓燕;张剑平;余才锐;;[A];山东土木建筑学会建筑热能动力专业委员会第十二届学术交流大会论文集[C];2008年。
利 层状石墨中填充石蜡 形成分布均匀的复合相变材料 整个用膨胀石墨具有良好的吸附性能和导热性能的特点 将液态 复合材料体系可以看成由基本单胞重复堆砌而成。A h 材料可作如下假设: 1 石蜡与膨胀石墨之间不存在空隙 相m ent S ar1 3 利用膨胀石墨对石蜡的吸附效果好 研究了其复 变材料各向同性 2 忽略相变材料固、液态热物性的不同合材料的热导率和潜热能。膨胀石墨导热 绝热假定相 3 8 8 9 焓值/ J/ m 0 2. 37 10 8. 61 10 1. 16 10变过程在一定温度范围内发生 则焓可以表示为温度的分段连续函数。但石蜡上层和底层却几乎不存在温差 表 在防止石蜡在相变过程中泄露的同时 热量传递过程中未损明膨胀石墨在膨胀石墨/ 石蜡复合相变材料的热量传导中起 耗或储存任何热量 主要利用其高热导率在膨胀石墨/ 石蜡到明显的强化作用。分布更均匀 有利于相变储能技术的应用。 控制方程: 2 Tm Tm km 2 mc p 0 y h m 1 2 图 2 由固态到液态的相变过程中焓值的变化曲线 m x t 1 Fig. 2 The liquid phase from solid to process the enthalpym 1 时材料是膨胀石墨 m 2 时材料是石蜡。