应用于太阳能储热的膨胀石墨/石蜡复合相变材料的制备与热性能

摘要

为了改善太阳能储热用相变材料的性能，以石蜡为基材，通过添加分散剂和不同质量分数的膨胀石墨，制备出具有良好热性能的复合相变材料。实验测试复合相变材料在熔化和凝固过程的温度变化，分析复合相变材料的蓄放热特性，并采用参比温度法得出复合相变材料的主要热物性参数。数值模拟复合相变材料的熔化过程，比较分析温度的模拟值与实验数据，研究复合相变材料的固液相变化规律和微观流场。结果表明：添加膨胀石墨可增强相变材料的传热，提高相变材料的蓄、放热性能，添加1.5%膨胀石墨的相变材料的热传导率是纯相变材料的1.49倍；随着膨胀石墨的添加量增加，复合相变材料黏度增大，使对流换热强度减弱，同时复合相变材料的潜热也逐渐降低，使蓄热量减小；膨胀石墨添加量（质量分数）为1.0%的复合相变材料蓄放热性能最佳，放热时间比纯相变材料缩短38.06%；膨胀石墨的添加量越高，复合相变材料的熔化速率越快；膨胀石墨添加量为1%的复合相变材料蓄放热性能最佳。

关键词

太阳能储热 / 复合相变材料 / 热导率 / 相变潜热 / 数值模拟

基金资助

天津市科技计划项目（18JCTPJC60200）; 甘肃省住房和城乡建设厅科技计划项目（JT2022-48）