化工学报 ›› 2019, Vol. 70 ›› Issue (7): 2758-2765.DOI: 10.11949/j.issn.0438-1157.20181505
收稿日期:
2018-12-24
修回日期:
2019-04-28
出版日期:
2019-07-05
发布日期:
2019-07-05
通讯作者:
武卫东
作者简介:
贾蒲悦(1995—),女,硕士研究生,<email>904732232@qq.com</email>
基金资助:
Puyue JIA(),Weidong WU(),Yicong WANG,Bing ZHANG
Received:
2018-12-24
Revised:
2019-04-28
Online:
2019-07-05
Published:
2019-07-05
Contact:
Weidong WU
摘要:
针对低温冷链物流应用场合,提出一种由三羟甲基丙烷(TMP)、氯化铵(NH4Cl)和水组成的新型有机-无机复合相变蓄冷材料。首先对该复合材料的不同配比进行DSC热分析实验,筛选出热力性能较优异的材料混合比(TMP∶NH4Cl∶H2O质量比为1.0∶2.0∶7.0)。其次,以上述配比的复合材料为基液,研究了添加不同的纳米粒子(三氧化二铝、二氧化钛、三氧化二铁)对其过冷度、热导率的影响,以及增稠剂(羧甲基纤维素(CMC)、聚丙烯酸钠(PAAS))对其相分离现象的影响,并进行了热循环实验。实验结果表明:添加0.40%(质量分数)的TiO2纳米粒子对降低该复合材料过冷度效果最佳;添加0.50%(质量分数)的TiO2纳米粒子对增大其热导率效果最佳;增稠剂CMC和PAAS可以消除该复合材料相分离现象并对其相变温度、相变潜热、过冷度等热物性影响较小。经优化所得最终复合相变蓄冷材料的配比为以1.0∶2.0∶7.0质量比混合的TMP-NH4Cl-H2O + 0.40%(质量分数)TiO2 + 1.0%(质量分数) PAAS,其相变温度为-19.9℃,相变潜热为246.8 kJ/kg,热导率为0.81 W/(m·K),并具有较好的循环稳定性。
中图分类号:
贾蒲悦, 武卫东, 王益聪, 张兵. 新型复合低温相变蓄冷材料的研制及热物性优化[J]. 化工学报, 2019, 70(7): 2758-2765.
Puyue JIA, Weidong WU, Yicong WANG, Bing ZHANG. Preparation and thermophysical property optimization of a new composite phase change material for cold storage[J]. CIESC Journal, 2019, 70(7): 2758-2765.
材料名称 | 分子式 | 分子量 | 生产公司 |
---|---|---|---|
三羟甲基丙烷 | C6H14O3 | 134 | 阿拉丁 |
氯化铵 | NH4Cl | 53 | 国药集团 |
氧化铝(纳米颗粒) | Al2O3 | 102 | 国药集团 |
三氧化二铁(纳米颗粒) | Fe2O3 | 160 | 国药集团 |
二氧化钛(纳米颗粒) | TiO2 | 80 | 国药集团 |
羧甲基纤维素钠 | C8H16NaO8 | 242 | 国药集团 |
聚丙烯酸钠 | (C3H3NaO2)n | 94 | 国药集团 |
表1 实验材料
Table 1 Experimental materials
材料名称 | 分子式 | 分子量 | 生产公司 |
---|---|---|---|
三羟甲基丙烷 | C6H14O3 | 134 | 阿拉丁 |
氯化铵 | NH4Cl | 53 | 国药集团 |
氧化铝(纳米颗粒) | Al2O3 | 102 | 国药集团 |
三氧化二铁(纳米颗粒) | Fe2O3 | 160 | 国药集团 |
二氧化钛(纳米颗粒) | TiO2 | 80 | 国药集团 |
羧甲基纤维素钠 | C8H16NaO8 | 242 | 国药集团 |
聚丙烯酸钠 | (C3H3NaO2)n | 94 | 国药集团 |
仪器名称 | 生产公司 | 型号 | 精度 |
---|---|---|---|
热流型DSC热分析仪 | 德国NETZSCH | DSC 200 F3 | 温度精度±0.1℃, 量热精度0.1 μW |
Hotdisk热常数分析仪 | 瑞典Hotdisk | TPS 2500S | 2% |
优莱博低温恒温槽 | 德国JULABO | FP50-HL | 温度稳定性±0.01℃ |
高精度天平 | 赛多利斯科学仪器 | ALC-201.4 | ±0.01 mg |
安捷伦数据采集仪 | Agilent | 34970A | 温度系数0.03℃ |
表2 实验仪器
Table 2 Experimental instruments
仪器名称 | 生产公司 | 型号 | 精度 |
---|---|---|---|
热流型DSC热分析仪 | 德国NETZSCH | DSC 200 F3 | 温度精度±0.1℃, 量热精度0.1 μW |
Hotdisk热常数分析仪 | 瑞典Hotdisk | TPS 2500S | 2% |
优莱博低温恒温槽 | 德国JULABO | FP50-HL | 温度稳定性±0.01℃ |
高精度天平 | 赛多利斯科学仪器 | ALC-201.4 | ±0.01 mg |
安捷伦数据采集仪 | Agilent | 34970A | 温度系数0.03℃ |
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