多元醇及其衍生物的熱物性測試以及其傳熱性能的改善

《多元醇及其衍生物的熱物性測試以及其傳熱性能的改善》是依託華南理工大學，由王小伍擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：多元醇及其衍生物的熱物性測試以及其傳熱性能的改善
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王小伍
• 依託單位：華南理工大學

項目摘要

多元醇及其衍生物是新型的固-固相變材料，在我們所收集到的大量文獻中，我們發現這些文獻都局限於利用實驗和熱力學計算手段來分析相圖、相變前後的晶型結構、相變溫度和相變焓等方面，而關於熱物性的研究則相當缺乏，已經阻礙了多元醇及其衍生物的推廣套用。作為將在工業上套用的材料，必須充分掌握它們的熱物性參數，才能對貯熱單元做出正確的設計，才能針對其不利的熱性能進行改善。.本項目將：（1）開展具備套用價值的多元醇及其衍生物的一元、二元、三元體系的熱傳導係數、熱容等熱物性的實驗測量，並建立相應的資料庫。（2）從纖維複合相變方向入手，開展改善多元醇及其衍生物傳熱性能的研究，並建立相應的傳熱模型。.本項目的研究將完備多元醇及其衍生物在貯熱材料的套用領域的性能研究，能加快貯熱單元對外來能量的反應能力，提高整個能量系統的能源利用效率，有利於推進多元醇及其衍生物在工程中的套用，具有明顯的社會價值。

結題摘要

多元醇及其衍生物是新型的固—固相變材料，在我們所收集到的大量文獻中，我們發現這些文獻的研究都局限於多元醇及其衍生物的相圖、相變前後的晶型結構、相變溫度和相變焓等方面，而關於多元醇相變機理、熱物性、多元醇的儲熱套用性能等方面的研究則相當缺乏，已經阻礙了多元醇及其衍生物的推廣套用。作為在工業上套用的材料，必須充分掌握它們的材料結構特性和熱物性參數，才能掌握材料的傳熱性能，對貯熱單元做出正確的設計，並針對其不利的熱性能進行改善。 本項目：（1）在廣泛的文獻收集和分析基礎上，對文獻中提到的具備套用價值的多元醇及其衍生物的一元、二元、三元體系的熱傳導係數、熱容等熱物性進行分類整理，通過實驗測量，對缺乏的熱物性數據加以補充，並建立了相應的ACCESS資料庫。（2）通過紅外光譜實驗和量熱實驗，對多元醇一元、二元體系的相變機理進行了分析，深化了多元醇相變與氫鍵的關係，提出一元體系中相變焓主要用於斷裂部分氫鍵和改變保留的氫鍵的振動能，二元體系中部分分子間氫鍵變弱，變弱的氫鍵更易於斷裂，保留的氫鍵隨溫度升高而斷裂，形成第二個相變峰。目前，這部分研究內容在《物理學報》上發表論文2篇，均被SCI收錄。（3）通過熱力學推導，分析了纖維對多元醇固固相變性能的促進作用，發現纖維材料不但將更多的熱量傳遞給儲熱單元內部的多元醇，而且由於纖維的存在，使得鄰近纖維處的多元醇的相變界面的平衡壓力大於遠離纖維處的多元醇的平衡壓力，從而相變溫度低於遠離纖維處的多元醇。目前，完成這部分研究內容的論文2篇，其中1篇被《Heat and Mass Transfer》（SCI全文收錄刊物）完全接受，另1篇被《Journal of Heat Transfer》(ASME旗下SCI全文收錄刊物)完全接受。（4）掌握了纖維的加工技術，通過FLUENT數值計算軟體，模擬多元醇二元體系的貯熱溫度場，發現通過銅纖維傳遞的熱量和通過容器壁傳遞的熱量相當，為了進一步提高多元醇的熱回響特性，有必要同時插入與底部加熱板平行和垂直的銅纖維。目前，這部分研究內容在《Energy Conversion and Management》等國際刊物發表論文3篇，均被SCI收錄，《化工學報》上發表論文1篇，被EI收錄。（5）著手纖維複合相變材料的工業套用，並開展了一些前期可行性試驗。 本項目基本完成了任務書上的研究目標，並達到預期成果。