论文部分内容阅读
与水相比,相变微胶囊悬浮液载热密度大,在柴油机等大型冷却系统中,既能大大减少冷却装置的体积,又能减少输送过程中冷却液的流量,降低输送泵的能耗,实现节能。基于上述应用背景,本文研制了一种相变区间在78-85℃的高温相变石蜡复合微胶囊及其悬浮液,在此基础上,研究了复合微胶囊悬浮液的流动特性及传热特性。 采用原位聚合法合成了以高温石蜡为芯材,改性脲醛树脂为壁材的高温相变石蜡普通微胶囊。为了提高该微胶囊的性能,制备了含有石墨烯的高温相变石蜡复合微胶囊。采用扫描电子显微镜(SEM)、差式扫描量热仪(DSC)、热重分析(TG)等对微胶囊进行了表征。结果表明,添加有石墨烯的微胶囊表面形貌较好、粒径在20um左右,热焓值为117.6J/g,较普通微胶囊具有更好的热稳定性,并且当添加质量百分含量为0.03%的石墨烯时,在80℃时微胶囊的导热系数由0.27W/(m·K)增加到0.42W/(m·K),提高了55.56%。 搭建了流动及传热实验平台,研究了复合微胶囊的流动特性及传热特性。对于流动特性实验,研究了不同工作温度、不同浓度下微胶囊悬浮液阻力特性的变化规律,通过数据拟合,得到湍流下阻力系数关联式,并对实验过程中的泵耗与水做了对比分析。结果表明,微胶囊悬浮液的阻力随着温度的升高而降低,随着浓度的增加而增加。对于传热特性实验,研究了不同工作温度、不同浓度下的对流换热系数变化规律。通过数据拟合,获得了湍流下微胶囊悬浮液的怒塞尔数(Nu)的关联式。结果表明,微胶囊悬浮液的对流换热系数随着温度升高而增加,随着浓度的增加而减小。