2018传热传质学年会集

一种固-固复合相变材料的性能研1，1，1，2，肖光明1（1．中国空气动力研究 绵阳2.西南交通大学机 ， 明，PG/EG具有良好的热可靠性。综上发现，PG/EG在热能和热管理方面具有很好的应用潜能。：固-固相变材料；热物性能；热能轻，系统设计自由度大的优点。Quinn等[10]在国际空间站（ISS）中验证了相变材料热 本文旨在发展一种应用于飞行器热防护系统中的新型高效固-固相变材料通过三羟甲基乙烷(PG,C5H12O3,纯度:97%)购置于生化科技。可膨胀石墨（ExpansibleGraphite：粒度8099%，密度为1.1g/cm3，膨胀系700W30s，即可制得膨胀石墨（EGPG/EG-1%,PG/EG-2%PG/EG-4%。theNetherlandsEG及复合相变材料的微观形貌和结构进行了表征。SEM测试样品通过喷金处理。结构表征：采用红外光谱分析仪（Fouriertransforminfraredspectrometer,FT-IR,Nicolet6700,）对PG、EG及复合相变材料的化学结构和成分之间的相互作用进行了表征测试过程中样品采用KBr压片法测试波数范围为4000~400cm-1。物相表征：采用X射线衍射仪（X-raydiffraction，XRD）PG、EG及复合相变材料物λ=0.15418nmXRD5°/min。，Q20）对相变材料的相变温度和相变潜热进试。测试温度范围为30~80℃，升护。导热系数测试：采用激光导热系数测试仪对相变材料的导热系数进试。将相变，38mm100mm1mm30g相505050100次加速冷热循环为了PG的相变特性PG60-220℃DSC1所一些分子间氢键断裂，PG的晶体结构转化为面心立方2PG60℃100℃1PG在加热过程的DSC曲2PG在(a60C和(b100C下的偏光显微镜PG/EG复合相变材料的微观结强型三维结构材料3（b）是PG/EG-2%的SEM图，从图中可以看出，蠕虫状多孔结构EGPG具有一定的吸附作用，熔融后PG渗浸EG2wt%EG3a)EG和(b)PG/EG-2%SEMPG/EG复合相变材料的结构表PGEGPGPG/EG-2%进行了红外光谱测试，4PG3321,2940,2876,1402,1154,1032and672cm-1PG/EG-2%的红外光谱可以看出，PG所有的特征吸收峰都出现PG/EG-2%PG和EG之XRDPG、EGPG/EG-2%5所示。PG的特征衍射峰表明其具PG/EG-2%XRD可以看出，EGPG的晶体结FT-IRXRD结果表明，PGEG之间并没有发生化学反应，它们4EG和PG/EG-2%的红外光谱5EG和PG/EG-2%XRD图PG/EG复合相变材料的热物性和PG/EG-4%的相变温度分别为76.82C,76.60C和76.18C，过冷度为5.8C,5.95C和5.84C,PG有所降低。1PG和PG/EG复合相变材料的热相变温相变潜Pure6PG和PG/EG复合相变材料的DSC曲相变温相变潜文SebacicStearicHalloysite本PG/EG复合相变材料的随着相变材料温度的升高至相变温度以上，相变材料所的热能包含引起的PG和EG之间的接触热阻增加了复合相变材料的比热[19]71kg相𝑄=𝑚[𝑐(𝑇𝑒−𝑇𝑖)+ 式中，Q是相变材料吸收的总热量，(J)，c是相变材料的比热容(J/(g·C))，𝑇𝑖𝑇𝑒分别是相变材3PG和PG/EG复合相变材料的比比热容7PG和PG/EG复合相变25℃升温至100℃的储热量对PG/EG复合相变材料的导热系材料在室温下的导热系数。纯PG的导热系数为0.232W/(m·K)，对于EG1wt%，2wt%4wt%0.647(179%),𝜆= PG/EG复合相变材料的传热特特性进行研究。图9是PG和PG/EG复合相变材料在升、降温过的传热特性曲线。于PG/EG复合相变材料属于固-固类相变材料，在其传热过，主要传热机理是导热9PG和PG/EG复合相变材料的吸热和放热曲PG/EG复合相变材料的热可靠其相变温度和相变潜热的变化情况，从图中可以看出，在经历100次冷热循环后，复合10PG和PG/EG复合相变材100次冷热循环前后的相变温度和相变潜结本文了一种应用于飞行器电子器件热防护系统的新型复合相变材料，复合相变材料是通过对三羟甲基乙烷和膨胀石墨球磨和熔融共混的方法的，膨胀石墨含量分1wt%,2wt%4wt%。通过DSC和偏光显微镜的测试发现，PG80℃左右发生SEM,FT-IR和XRD结果显示，PG和EG之间通过物理作用相互结合。DSC发PG/EG-均低于PG的熔融温度潜热测试发现所复合相变材料的熔融潜热都高于160J/g，且复合相变材料的热能密度高于PG。导热系数测试发现，随着EG含量的增加，复3.07EG的导热增强作用。加速冷热循环实验发现，复合相变材料具有良好的热可靠性。综合实验结果显示，所PG/EG复合相变材料具 ,静,,,赵英民,"飞行器用热防护材料发展趋势,"宇航材料工艺,vol.45,pp.10-15,2015. 罗志会,,,"下一代飞机热管理技术的研究热点,"航空科学技术,pp.6-12, ,,,"高超声速飞行器综合热管理系统方案探讨,"中国工程科学,vol.9,pp.44-48,2007.J.P.D.CunhaandP.Eames,"Thermalenergystorageforlowandmediumtemperatureapplicationsusingphasechangematerials–Areview,"AppliedEnergy,vol.177,pp.227-238,2016.W.Su,J.Darkwa,andG.Kokogiannakis,"Reviewofsolid–liquidphasechangematerialsandtheirencapsulation,"Renewable&SustainableEnergyReviews,vol.48,pp.373-391,2015.N.Zhang,Y.Yuan,X.Cao,Y.Du,Z.Zhang,andY.Gui,"LatentHeatThermalEnergyStorageSystemswithSolid–LiquidPhaseChangeMaterials:AReview,"AdvancedEngineeringMaterials,p.,A.Fallahi,G.Guldentops,M.Tao,S.Granados-Focil,andS.V.Dessel,"Reviewonsolid-solidphasechangematerialsforthermalenergystorage:Molecularstructureandthermalproperties,"AppliedThermalEngineering,vol.127,pp.1427-1441,2017.Y.Yuan,X.Cao,B.Xiang,andY.Du,"Effectofinstallationangleoffinsonmeltingcharacteristicsofannularunitforlatentheatthermalenergystorage,"SolarEnergy,vol.136,pp.365-378,2016.G.Quinn,J.Stieber,R.Sheth,andT.Ahlstrom,"PhaseChangeMaterialHeatSinkforanISSFlightExperiment,"2015. Y.Yuan,N.Zhang,T.Li,X.Cao,andW.Long,"Thermalperformanceenhancementofpalmitic-stearicacidbyaddinggraphenenanoetsandexpandedgraphiteforthermalenergystorage:Acomparativestudy,"Energy,vol.97,pp.488-497,2016.S.Wang,P.Qin,X.Fang,Z.Zhang,S.Wang,andX.Liu,"Anovelsebacicacid/expandedgraphitecompositephasechangematerialforsolarthermalmedium-temperatureapplications,"SolarEnergy,vol.99,pp.283-290,2014.S.Wu,T.X.Li,T.Yan,Y.J.Dai,andR.Z.Wang,"Highperformanceform-stableexpandedgraphite/stearicacidcompositephasechangematerialformodularthermalenergystorage,"InternationalJournalofHeatandMassTransfer,vol.102,pp.733-744,2016/11/01/2016.bytheintroductionofcarbonnanotubesasafillerinparaffin/expandedperliteform-stablephase-changematerials,"EnergyandBuildings,vol.149,pp.463-470,2017/08/15/2017.Y.Zhou,D.Sheng,X.Liu,C.Lin,F.Ji,L.Dong,etal.,"Synthesisandpropertiesofcrosslinking&SolarCells,vol.174,pp.84-93,2018.W.Kong,X.Fu,Z.Liu,C.Zhou,andJ.Lei,"Afacilesynthesisofsolid-solidPhasechangematerialforThermalenergystorage,"AppliedThermalEngineering,2016.X.Du,H.Wang,X.Cheng,andZ.Du,"Synthesisandthermalenergystoragepropertiesofasolid–solidphasechangematerialwithanovelcomb-polyurethaneblockcopolymerstructure,"RscAdva