纳米级高温潜热输送材料的乳化特性及流动和传热机理

高温潜热输送就是利用材料的相变潜热提高载热媒体的热量输送密度，从而降低供热媒体的循环流量，最终达到降低热量输送能耗的一种新技术。该技术在余热回收、区域供暖、石油化工等领域都有着广泛的应用前景，可以带来巨大的节能效益。本课题针对区域供暖温度，选用相变温度在90℃左右（一般供热温度）的高分子石蜡微乳液作为相变材料，通过实验与分析相结合的方法，研制纳米级微乳液及其乳化过程的热力学特性和化学平衡规律，解决纳米级微乳液的乳化技术和材料配比。在此基础上，深入研究该微乳液材料的动量及热量传输特性。通过对以上基础特性及理论的研究，为潜热输送技术在集中供暖、余热回收等领域中的广泛应用奠定基础。

遴选了一种适合集中供热及余热利用的相变石蜡，采用乳化剂及助乳化剂复配的方法，研制了纳米级石蜡乳状液。考察了各制备因素对石蜡乳状液性能的影响，找出了能制备该石蜡乳状液的最佳配比和条件。. 从实验和数值计算两方面研究了石蜡乳状液在水平圆管内的流动特性。对于流动阻力实验，对石蜡乳状液在水平圆管内的阻力特性进行了实验研究，分析了不同工作温度、不同浓度下的石蜡乳状液阻力变化规律。对于流动阻力数值计算，建立了石蜡乳状液管内流动的三维模型。计算结果与实验结果进行了比较，在精度满足要求的前提下，对管内层流和湍流阻力特性进行了研究，获得了层流和湍流时管内截面速度场规律。. 从实验和数值计算两方面研究了石蜡乳状液在水平圆管内的传热特性。对于传热实验，对石蜡乳状液在管内的湍流对流换热性能进行了实验研究。分别研究了不同入口温度、不同浓度条件下的对流换热系数变化规律。对于传热数值计算，建立了定热流条件下石蜡乳状液在水平圆管内的三维传热模型。计算结果与实验结果进行了比较，在精度满足要求的前提下，进一步研究了石蜡乳状液在管内的流换热性能，获得了管内截面温度分布规律、管内石蜡乳状液石蜡微粒液相分数轴向及径向变化规律。. 本课题共发表相关论文6篇（其中SCI和EI双收录英文2篇，EI收录中文2篇，中文核心2篇），培养博士研究生1名，硕士研究生1名。