纳米颗粒强化相变微胶囊悬浮液换热能力及传质行为的研究

提高相变微胶囊悬浮的导热系数是其广泛应用的必要条件之一。迄今强化相变微胶囊悬浮液换热能力的研究集中在强化单个相变胶囊的导热能力上，对于悬浮液的换热能力及流体内能量传输过程关注甚少。本项目以添加了纳米颗粒的相变微胶囊悬浮液为研究对象，通过对纳米颗粒和相变微胶囊的表面控制，制备稳定的纳米颗粒-相变微胶囊悬浮液；通过对悬浮液物性的研究，研究纳米颗粒-相变微胶囊悬浮液的优化配方，利用对其换热能力和传热过程的研究，结合纳米颗粒-相变微胶囊悬浮液的传质现象的研究，研究纳米颗粒和相变微胶囊的相互作用，对纳米颗粒在相变微胶囊的换热储热的影响及其机理进行探讨。通过本项目研究，实现纳米颗粒强化流体换热技术在相变微胶囊悬浮液储热换热过程上的应用。

本项目研究工作以纳米等导热增强材料为主要添加剂，针对了流体导热性能的提升以及相变储热材料自身导热系数的提升等方面同时开展了研究工作。在流体技术方面，从油类导热性能和流变性能的提升角度，片层结构的纳米石墨材料和MoS2颗粒被加入到油中，实验研究发现流变性能并没有明显的变化，而导热性能得到了明显的提升，通过的流动过程的分析表明，流动换热能力将得到极大的提高。同时以改善相变储热材料的导热传热性能为主要目的，在有机相变储热材料中复合了膨胀石墨（EG）材料，并材料真空抽滤和常压吸附两种手段开展了复合材料的制备研究工作，对材料的制备工艺和膨胀石墨的添加比例进行了分析研究，确定了制备的最佳比例，对相变储热材料开展了等温吸热放热的研究工作，对比了优化配备后的膨胀石墨-石蜡复合相比储热材料，研究发现添加了膨胀石墨的相变储热材料传热能力有了极大的提升，其吸热和放热的速率都得到了明显的提升。同时考虑材料使用寿命问题，对材料开展了循环冷却加热实验工作，结果表明材料的传热速率并没有随着循环测试次数的增加而发生变化，因此可以认为复合后的相变储热材料具有良好的热稳定性。在项目执行期间，项目人员其团队在储热和流体等领域发布的学术论文三篇，其中SCI引用1篇，申请相关专利2项，其中PCT1项。