化工进展 ›› 2019, Vol. 38 ›› Issue (10): 4520-4533.DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2019-0206
收稿日期:
2019-02-11
出版日期:
2019-10-05
发布日期:
2019-10-05
通讯作者:
章学来
作者简介:
周鑫晨(1995—),男,硕士研究生,研究方向为储能技术、脉动热管强化蓄热传热技术。E-mail:基金资助:
Xinchen ZHOU(),Xuelai ZHANG(),Weisan HUA,Qinyue ZHENG
Received:
2019-02-11
Online:
2019-10-05
Published:
2019-10-05
Contact:
Xuelai ZHANG
摘要:
利用电热恒温水槽、高低温交变试验箱搭建蓄放热实验平台,研究了9种增稠剂对NH4Al(SO4)2·12H2O蓄放热性能的影响,测试分析了NH4Al(SO4)2·12H2O改性后的循环稳定性能。结果表明,质量分数为2%的黄原胶、1%的瓜尔豆胶或1%的羟乙基纤维素均能较好改善NH4Al(SO4)2·12H2O的放热性能且对相变潜热的削弱程度不大,对应改性NH4Al(SO4)2·12H2O的主要参数变化为:熔点分别降低1.0℃、1.3℃、1.3℃,蓄热时长分别增加94%、35%、9%,蓄热相变平台分别增加125%、63%、5%,过冷度分别减小43%、45%、34%,结晶过程温度变化分别减小84%、87%、73%,放热时长分别增加27%、11%、50%,相变潜热分别减小5.8%、8.3%、4.1%。增稠剂对NH4Al(SO4)2·12H2O放热性能的改性效果会受到降解反应影响,而2%黄原胶的改性效果相对其他两种增稠剂较好,循环过程中改性材料的结晶过程温度始终保持在60℃以上。60次循环后,改性材料主要参数相比纯材料的变化为:熔点下降0.2℃,蓄热相变平台减小15%,蓄热时长增加13%,结晶过程温度变化减小87%,过冷度减小42%,放热时长增加36%,相变潜热减小1.6%。
中图分类号:
周鑫晨,章学来,华维三,郑钦月. 增稠剂对NH4Al(SO4)2·12H2O蓄放热性能的影响[J]. 化工进展, 2019, 38(10): 4520-4533.
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放热曲线 | 成因 |
---|---|
(a) | 低成核率 |
(b) | 低成核率、热扩散率相对(a)较高 |
(c) | 晶体生长速率小 |
(d) | 对外放出热量较凝固潜热大 |
(e) | 热扩散率小 |
表1 文献[19,20]对5种放热曲线成因的解释
放热曲线 | 成因 |
---|---|
(a) | 低成核率 |
(b) | 低成核率、热扩散率相对(a)较高 |
(c) | 晶体生长速率小 |
(d) | 对外放出热量较凝固潜热大 |
(e) | 热扩散率小 |
材料/循环次数 | 熔点/℃ | 蓄热相变平台/min | 蓄热时长/min | 结晶过程温度变化/℃ | 过冷度/℃ | 放热时长/min | 相变潜热/J·g-1 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
基材 | 94.6 | 40 | 86 | 22.8 | 48.6 | 44 | 267.5 |
A/1st | 93.6 | 90 | 167 | 3.6 | 27.7 | 56 | 252.0 |
A/30th | 93.4 | 53 | 113 | 7.5 | 32.6 | 73 | 212.8 |
A/60th | 94.4 | 34 | 97 | 3.0 | 28.0 | 60 | 263.3 |
B/1st | 93.3 | 65 | 116 | 3.0 | 26.7 | 49 | 245.3 |
B/30th | 93.2 | 40 | 129 | 16.4 | 38.6 | 65 | 220.3 |
B/60th | 94.3 | 35 | 103 | 8.2 | 28.0 | 64 | 267.2 |
C/1st | 93.3 | 42 | 94 | 6.2 | 32.1 | 66 | 256.4 |
C/30th | 94.8 | 44 | 110 | 16.4 | 40.2 | 64 | 249.5 |
C/60th | 93.8 | 45 | 100 | 4.1 | 27.5 | 50 | 261.0 |
表2 纯材料及改性NH4Al(SO4)2·12H2O循环前后的主要蓄放热性能参数
材料/循环次数 | 熔点/℃ | 蓄热相变平台/min | 蓄热时长/min | 结晶过程温度变化/℃ | 过冷度/℃ | 放热时长/min | 相变潜热/J·g-1 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
基材 | 94.6 | 40 | 86 | 22.8 | 48.6 | 44 | 267.5 |
A/1st | 93.6 | 90 | 167 | 3.6 | 27.7 | 56 | 252.0 |
A/30th | 93.4 | 53 | 113 | 7.5 | 32.6 | 73 | 212.8 |
A/60th | 94.4 | 34 | 97 | 3.0 | 28.0 | 60 | 263.3 |
B/1st | 93.3 | 65 | 116 | 3.0 | 26.7 | 49 | 245.3 |
B/30th | 93.2 | 40 | 129 | 16.4 | 38.6 | 65 | 220.3 |
B/60th | 94.3 | 35 | 103 | 8.2 | 28.0 | 64 | 267.2 |
C/1st | 93.3 | 42 | 94 | 6.2 | 32.1 | 66 | 256.4 |
C/30th | 94.8 | 44 | 110 | 16.4 | 40.2 | 64 | 249.5 |
C/60th | 93.8 | 45 | 100 | 4.1 | 27.5 | 50 | 261.0 |
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