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复合相变微胶囊的制备优化及其悬浮液性能研究
| 论文题名： | 复合相变微胶囊的制备优化及其悬浮液性能研究 |
| 关键词： | 船舶柴油机;冷却介质;相变微胶囊;制备方法;悬浮液;传热性能 |
| 摘要： | 船舶柴油机大部分都以水作为冷却介质，输送的热量为显热，在一定温差下单位体积流体所能“携带”的热量非常有限。对于大功率柴油机冷却系统，所需的流量大，这不仅造成系统庞大，而且消耗大量的输送泵功。与显热传热相比，伴随相态变化的相变微胶囊悬浮液具有热流密度大、传热温差小等优点。 本文采用相变温度在75℃-85℃的石蜡为芯材，三聚氰胺-脲醛树脂为壁材，并添加石墨烯、纳米 Ag，多壁碳纳米管三种纳米材料进行改性，制备复合相变微胶囊。采用扫描电子显微镜（SEM）、差式扫描量热仪（DSC）、热重分析仪（TG）等对复合相微胶囊进行了表征。实验结果表明，纳米粒子添加后，热稳定、传热性能、形貌均得到不同程度的改善。通过比较分析，纳米 Ag复合相变微胶囊改性效果最好，当添加量为0.02g，芯壁比为1.5:1时，热焓值为93.42J/g，粒径在20um左右，导热系数为0.38 W/(m?K)，比未添加之前提高了72%。 通过数值模拟研究了复合相变微胶囊传热特性，分析了纳米粒子添加、芯壁比等对复合相变微胶囊热物理性能影响。结果表明，随着纳米粒子的增加，径向相同位置的相界面到达的时间缩短；芯壁比越大，复合相变微胶囊熔化时间越短，综合分析，芯壁比为1.5:1效果最好。 通过数值模拟研究了复合相变微胶囊悬浮液在圆管内的流动和传热特性，研究了不同浓度、不同温度下的压降和截面速度分布规律，探索了其流动和传热机理。结果表明:浓度对层流时的速度分布影响较大，并且浓度越大，截面速度曲线弧度越大，而对湍流影响效果不明显；不同工况下微胶囊悬浮液的压降和流速均近似呈正比关系，并且，相同流速下，温度越高，压降越小；近壁处温度梯度较大，管中心温度趋于一致，同一温度下，浓度愈高，同一位置轴线温度愈高，近壁面温度和管中心的温度梯度也相差愈大。 本文可以为复合相变微胶囊的性能优化提供技术指导，也为大型柴油机的高效冷却提供了新思路。 |
| 作者： | 李乐园 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 邹得球 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 宁波大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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