相變微膠囊的制備及其相變儲(chǔ)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(chǔ)能技術(shù)在建筑節(jié)能領(lǐng)域的研究.大量的相變儲(chǔ)能材料被引進(jìn)到建筑節(jié)能材料中，以期達(dá)到節(jié)能控溫的效果。但是迄今為止沒(méi)有一種相變材料能完美地達(dá)到實(shí)現(xiàn)控溫效果的，它們要么是存在過(guò)冷現(xiàn)象，要么穩(wěn)定性差，要么對(duì)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(duì)溫度變化幅度大的環(huán)境進(jìn)行有效地調(diào)控。
　　因此，本課題采用具有相變潛熱高、熔化時(shí)蒸汽壓力低、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、幾乎沒(méi)有過(guò)冷現(xiàn)象、自成核、

2、沒(méi)有相分離和腐蝕性等優(yōu)點(diǎn)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(kāi)，既能保證不對(duì)骨架材料造成不良影響，也能使相變材料在相變時(shí)保持固體狀態(tài)。在本課題中，通過(guò)乳化技術(shù)，以石蠟為芯材，以脲醛樹(shù)脂為囊壁，制得相變儲(chǔ)能微膠囊。測(cè)試微膠囊囊壁在不同酸堿環(huán)境下的穩(wěn)定性；運(yùn)用差熱分析法（Differential Thermal Analysis)，對(duì)微膠囊在多次熱循環(huán)作用下的穩(wěn)定性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，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(chǔ)能控溫建筑材料，測(cè)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(jì)算軟件，運(yùn)用這種軟件，可以對(duì)相變材料及其所處環(huán)境進(jìn)行仿真模擬，從而與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行直觀的對(duì)比。
　　在已經(jīng)具有相變，傳熱和FLUENT軟件等知識(shí)的基礎(chǔ)上，對(duì)相變材料對(duì)環(huán)境溫度的調(diào)控進(jìn)行觀測(cè)和模擬，利用Origin7.5圖像處理軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)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(shí)相變材料在建筑節(jié)能和建筑結(jié)構(gòu)維護(hù)方面能起到有效的作用。本文的研究?jī)?nèi)容和主要成果如下：
　?。?）通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，合成過(guò)程中，攪拌轉(zhuǎn)速，包囊溫度和石蠟用量都會(huì)對(duì)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(shí)，微膠囊外貌規(guī)則，光滑，粒徑分布均勻。
　　（2）通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)相變微膠囊的穩(wěn)定性進(jìn)行研究。在實(shí)驗(yàn)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(yùn)用差熱分析法對(duì)相變水泥柱體進(jìn)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(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，隨著微膠囊量的增加，微膠囊對(duì)溫升的降低能力越強(qiáng)，升溫速率和降溫速率也就越低；然后測(cè)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。
　?。?）運(yùn)用CFD