辛烷相变微胶囊微观熔化实验观测.pdf

《辛烷相变微胶囊微观熔化实验观测.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第35卷第8期太阳台邑学报Vo1．35，No．82014年8月ACTAENERGIAESOLARISSINICAAug．，2014文章编号：0254．0096(2014)08．149906辛烷相变微胶囊微观熔化实验观测王—J一燕、、、，’陈I／4’振，乾1U(1．东南大学能源与环境学院，南京210096；2．东南大学城市工程科学国际研究中心，南京210096)摘要：分别采用差示扫描量热仪和冷热台对纯辛烷以及辛烷微胶囊进行熔化实验，显微镜用来观测加热／冷却过程中相变物质的相行为。结果表明自由界面的存在能有效降低熔化势垒，而快速加热具有相反的作用，即导致一定程度的过热，遵循经典相变

2、理论。界面的存在和受限空间对相变的特性会有一定程度的影响。提供了辛烷的冷凝过程，用来和熔化过程进行比较，结果发现二者的相变点并不完全一致。关键词：自由／受限相变；熔化实验；显微镜观测；相变机理中图分类号：TK121文献标识码：AMiaoZhujun等n采用共聚焦扫描显微镜直接观测0引言超耐热合金的冷凝过程。但研究对象主要集中在相变材料由于可在相变过程中释放／吸收热量，金属，常温／低温下的有机物质很少。提供很高的能量储存密度和换热效率，被广泛应用本文采用冷热台给有机相变物质——纯辛烷在换热和能源利用领域。1991年，文献[1，2]制成高和辛烷微胶囊颗粒进行加热／冷却，在显微镜下观

3、测温蓄热砖，建立太阳能中央接收塔的储热系统。我相变行为，探讨微胶囊囊壁的界面作用和加热速率国学者也提出基于相变材料的聚光式太阳灶[3]，研究对相变热力学和动力学特性的影响并描述辛烷冷将金属相变材料储能锅炉应用于太阳能热发电。凝过程。相变过程的复杂性导致其虽已发展一百多年，1实验但传统研究方法仍处于初级阶段，工业运用中所需数据仍依赖于实验关联式，微观机理亦不明朗。实采用分析纯辛烷作为相变材料(纯度>198％)，际相变过程中，相变区间常与理论值不一致，存在其在常温下为液体，理论熔点为一56．5℃。对辛烷包过热度／过冷度，因此有必要对相变过程进行研究。覆在有机材料中的相变微胶囊也进行

4、实验，并与纯Lindemann准则给出了物质大体积熔化发生与否液态辛烷的结果进行比较。本实验采用的相变微的判定准则，而实际发生过程中，熔化动力学常受胶囊囊壁材料为密胺甲醛树脂，热变形温度为到成核中心缺陷的影响，包括点缺陷'、线缺陷180cc，在常温下不会变质变形。囊芯质量分数为及界面。存在自由表面的固体，由于表面不稳定，65％，颗粒尺寸在1～10I．zm，平均粒径为4．6la,m。熔点降低。目前尚无理论能清晰解释相变机理。为探测相变过程的动力学和热力学特性，首先在对相变机理进行探讨的同时，也有学者从实验角采用差示扫描量热仪(DSC)对一定量(通常为10～度展开工作，包括采用差示

5、扫描量热仪(DSC)探讨20mg)的相变物质进行扫描，得出其相变的初始温A1一cu合金的熔化行为]。韩立波n们研究了铜在静度(phase．changeonsetpoint)、峰值(phase·change高压下和冲击高压下的熔化行为。DSC扫描虽能peakpoint)以及相变潜热。具体操作过程如下：首方便地得到相变材料的热力学特性，但在动力学性先从一7Oc【=至室温对正辛烷以10K／min的速率进行质方面有所欠缺，因此张世来n¨观测了在冲击．卸加热，这是因为高升温速率会导致试样内部温度分载熔化压力附近铁／蓝宝石界面的相变特性。布不均匀，速率过高时，体系不能及时响应，会发生收稿日

6、期：2012．05．25基金项目：国家自然科学基金(50676020)；国家重点基础研究发展(973)计~lJ(2006CB300404)通信作者：王燕(1984一)，女，博士研究生，主要从事动力工程及工程热物理方面的研究。ywang@njtech．edu．CB1500太阳能学报35卷过热现象；升温速率过低时，加热炉和试样能接近定，无论是纯正辛烷还是包裹在密胺树脂内，辛烷平衡状态，但峰形小也较平坦，会产生不能被检测的熔点基本稳定，在理论值附近。出的现象。正辛烷加热后得出其熔点，作为参考。本文采用DiamondDSC对样品进行扫描，其控温精度优于0．1oC，量热精度也优于0．1％

7、。采用DSC虽然可精确测定纯辛烷和相变微胶毫疼囊的熔点得出相变过程的热力学性质，但加热／冷却最速率以及囊壁壁面与相变物质之间的界面作用对相变过程的影响却不能很好地得以体现，且在DSC扫描的整个过程中，无法对其进行观测，不能连续得出相变过程的形态变化。为此，本文采用冷热台对其以不同速率进行连续加热／冷却，观测其形貌变化。图1正辛烷熔化过程DSC扫描实验装置包括冷热台、显微镜和计算机3部Fig．1DSCtestcurveofpureoctanemelting分。Linkam冷热台温度控制范围宽(