学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

磁场对低温相变蓄冷材料过冷度和结晶过程影响的实验研究

作　者: 方金升
导　师: 韩吉田；赵红霞
学　校: 山东大学
专　业: 制冷及低温工程
关键词: 磁场相变蓄冷材料过冷度结晶
分类号: TB64
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 85次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

在当前能源紧缺的大环境下,相变蓄冷材料的节能效果得到了广泛的重视,在未来的能源战略中占据着十分重要的地位。无机盐水溶液作为一类较有应用前景的相变蓄冷材料,在其相变形成盐水合物时往往存在较大的过冷度,降低了整个蓄冷系统的效率。为了降低相变材料的过冷度,提高蓄冷系统的效率,人们寻找各种外界条件促进晶核的形成和晶体的生长,如添加成核剂、冷指法、应用物理场(超声场、电磁场、磁场)等。目前,磁场对无机盐水溶液的研究还比较少,其作用效果和作用机理也没有比较统一的结论,开展这一方面的研究有助于为这一领域的基础研究提供实验数据,为工程设计提供参考。本文将系统研究在不同强度的恒定磁场、静磁场和交变磁场作用下低温蓄冷材料的过冷度和结晶过程。材料相变过程需要在一个稳定的可视化环境中进行,本文自行设计搭建完成了实验台,实验台运行良好,所得实验数据详实可靠。应用实验台做了自然水、去离子水、5%的NaCl溶液、7%的KCl溶液、5%的NH4Cl溶液等五种工质在不同磁场作用下的冷却相变和结晶过程。实验结果表明,磁场对水和无机盐水溶液的影响效果是有差异的,磁场对于它们的结晶温度和结晶时间的影响不大；磁场的作用会增大水的过冷度、缩短过冷时问,而对无机盐水溶液会减小其过冷度、缩短过冷时间,磁场强度越大,这种作用效果越明显；磁场对水和无机盐水溶液的结晶过程的影响也不同,对前者会增大其晶体粒径,使得冰晶更加蓬松,更加容易融化,对后者会促进其晶体的生长,增加晶体生成量和晶体粒径的长大；此外,磁场也会对金属阳离子溶液的环状结冰起到一定的抑制作用。这些区别是由于磁场对水和无机盐水溶液的作用机理不同而造成的。不同类型的磁场对于上述影响的作用效果也不同,磁铁恒定磁场和直流静磁场的作用效果只和其强度相关,而在相同的强度下,交变磁场的作用效果最为明显,这是由于交变磁场的磁作用力的大小和方向是反复变化的,能够对溶液内部的氢键和离子作用力进行反复切割,施加持续的磁力效果。

全文目录

摘要  8-9
ABSTRACT  9-11
符号表  11-12
第1章绪论  12-19
  1.1 课题的研究背景和意义  12-13
  1.2 相变蓄冷技术的基本概念  13-16
    1.2.1 存储冷量的原理  13-14
    1.2.2 常见的储能方式和储能材料  14-16
  1.3 国内外的研究现状  16-17
  1.4 本文的研究内容  17-19
第2章相变材料的传热机理及磁场理论  19-27
  2.1 相变的焓差  19
  2.2 相平衡特性  19-21
    2.2.1 Gibbs相律  19-20
    2.2.2 水盐体系的相图  20-21
  2.3 相变过程特性  21-25
    2.3.1 结晶的热力学条件  21-22
    2.3.2 晶核的形成  22-25
    2.3.3 晶体生长  25
  2.4 磁场作用机理  25-27
第3章实验台的搭建和实验准备  27-41
  3.1 实验台的搭建  27-33
    3.1.1 冷却结晶发生装置和载冷剂系统  28
    3.1.2 磁场发生装置  28-32
    3.1.3 显微摄像系统  32
    3.1.4 数据采集系统  32-33
  3.2 主要实验设备  33-36
  3.3 低温相变蓄冷材料的选定  36-38
  3.4 温度场的模拟  38-39
  3.5 亥姆霍兹线圈磁场的模拟  39-40
  3.6 热电偶的校核  40-41
第4章磁场对水过冷度及结晶过程的影响  41-47
  4.1 磁场对自然水过冷度及结晶过程的影响  41-44
  4.2 磁场对去离子水过冷度及结晶过程的影响  44-47
第5章磁场对低温相变蓄冷材料过冷度及结晶过程的影响  47-55
  5.1 磁场对氯化钠溶液过冷度及结晶过程的影响  47-50
  5.2 磁场对氯化钾、氯化铵溶液过冷度及结晶过程的影响  50-55
第6章总结和展望  55-57
  6.1 本文总结  55-56
  6.2 本文的不足和展望  56-57
参考文献  57-62
致谢  62-63
硕士在读期间发表论文情况  63-64
学位论文评阅及答辩情况表  64

磁场对低温相变蓄冷材料过冷度和结晶过程影响的实验研究

内容摘要

全文目录

相似论文