發(fā)布時(shí)間：2020-11-19 06:25

　　 相變儲(chǔ)熱技術(shù)在太陽(yáng)能熱利用、工業(yè)與民用節(jié)能等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。與其他種類的相變材料相比,水合無(wú)機(jī)鹽相變材料具有相變焓值大、種類豐富、廉價(jià)易得、安全無(wú)毒等優(yōu)勢(shì),受到了極大的關(guān)注。儲(chǔ)熱材料在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中通常需采用金屬材料封裝或采用金屬管進(jìn)行換熱,而水合無(wú)機(jī)鹽存在腐蝕性,因此在實(shí)際應(yīng)用前對(duì)不同相變材料與金屬之間的腐蝕特性進(jìn)行研究具有重要意義。針對(duì)儲(chǔ)熱式太陽(yáng)能熱水器的應(yīng)用,本課題組前期制備出相變溫度為65℃左右的新型六水氯化鎂-十二水硫酸鋁銨混合鹽相變材料。三水醋酸鈉則是常見(jiàn)的相變材料,其相變溫度為58℃左右,在儲(chǔ)熱式熱泵熱水器中具有應(yīng)用前景。將水合無(wú)機(jī)鹽相變材料與膨脹石墨進(jìn)行復(fù)合,既可以有效地提高水合無(wú)機(jī)鹽相變材料的熱導(dǎo)率,又可降低其過(guò)冷度,從而改善相變材料的熱物性。但關(guān)于水合無(wú)機(jī)鹽/膨脹石墨復(fù)合相變材料對(duì)金屬材料的腐蝕性仍缺乏相關(guān)研究。對(duì)于六水氯化鎂-十二水硫酸鋁銨混合鹽相變材料及其膨脹石墨復(fù)合相變材料,選取了6061鋁合金、H62黃銅、T2紫銅和304不銹鋼四種常見(jiàn)金屬材料為對(duì)象,系統(tǒng)研究了在高于相變溫度的恒溫條件下以及在高低溫冷-熱循環(huán)條件下相變材料對(duì)金屬材料的腐蝕特性。實(shí)驗(yàn)時(shí)間為30天,每5天取樣對(duì)腐蝕金屬進(jìn)行表觀檢查和質(zhì)量稱量,實(shí)驗(yàn)結(jié)束后對(duì)腐蝕樣品進(jìn)行SEM觀察、XRD測(cè)試和元素分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,六水氯化鎂-十二水硫酸鋁銨混合鹽相變材料的腐蝕性很強(qiáng),與膨脹石墨復(fù)合后極大地改善了混合鹽相變材料對(duì)金屬的腐蝕性,但鋁合金、黃銅和不銹鋼仍被明顯腐蝕,只有紫銅可以與高低溫-冷熱循環(huán)條件下的復(fù)合相變材料小心地長(zhǎng)期使用�；旌消}相變材料與鋁合金發(fā)生的主要是化學(xué)腐蝕,與黃銅和不銹鋼接觸時(shí)化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕都有發(fā)生,與紫銅接觸時(shí)主要發(fā)生的是電化學(xué)腐蝕。腐蝕產(chǎn)物以金屬氧化物為主,此外還在鋁合金表面生成了水合氫離子明礬,在黃銅和紫銅表面生成了氯化亞銅。對(duì)于三水醋酸鈉及其膨脹石墨復(fù)合相變材料,針對(duì)熱泵熱水器中金屬傳熱管的應(yīng)用,分別選擇鋁合金管、噴砂氧化鋁合金管、紫銅管和鍍錫銅管為對(duì)象,也研究了恒溫及高低溫冷-熱循環(huán)條件下的腐蝕特性。通過(guò)對(duì)金屬的腐蝕速率計(jì)算、金屬表面微觀變化、表面產(chǎn)物分析等手段,獲得了三水醋酸鈉及其膨脹石墨復(fù)合相變材料對(duì)實(shí)驗(yàn)金屬管材料的腐蝕特性。結(jié)果表明,三水醋酸鈉及其復(fù)合相變材料謹(jǐn)慎地長(zhǎng)期使用,噴砂氧化鋁合金管、銅管、鍍錫銅管可以與循環(huán)狀態(tài)下的復(fù)合相變材料長(zhǎng)期使用,在其他情況下長(zhǎng)期使用時(shí)要小心。
【學(xué)位單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TB34;TK515
【部分圖文】：

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文將所有金屬、PP 塑料盒和混合鹽相變材料在 85 ℃烘箱中預(yù)熱，將融化的混合鹽相變材料倒入 PP 塑料盒中，再將金屬片分別置于相變材料中，繼續(xù)加入相變材料使金屬片被完全浸沒(méi)。考慮到實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中相變材料并不會(huì)接觸空氣因此將塑料盒密封，再分別置于烘箱和高低溫循環(huán)箱內(nèi)，烘箱溫度恒定為 85 ℃，高低溫循環(huán)箱的循環(huán)溫度區(qū)間為 20-95 ℃。分別于第 5、10、15、20、25、30 天取出，用蒸餾水和丙酮清洗去除表面附著的相變材料和其他污垢，干燥后稱量質(zhì)量并記錄。然后重新置于相變材料中繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。取液態(tài)混合鹽相變材料腐蝕 30 日后的樣品進(jìn)行電鏡觀察，分析元素組成，進(jìn)行 XRD 測(cè)試，研究其表面結(jié)構(gòu)和腐蝕產(chǎn)物。實(shí)驗(yàn)流程見(jiàn)圖 3-2。

溫度區(qū)間為 20-95 ℃。分別于第 5、10、15、20、25、30 天取出，用蒸餾水和丙酮清洗去除表面附著的相變材料和其他污垢，干燥后稱量質(zhì)量并記錄。然后重新置于相變材料中繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。取液態(tài)混合鹽相變材料腐蝕 30 日后的樣品進(jìn)行電鏡觀察，分析元素組成，進(jìn)行 XRD 測(cè)試，研究其表面結(jié)構(gòu)和腐蝕產(chǎn)物。實(shí)驗(yàn)流程見(jiàn)圖 3-2。圖 3-1 初始樣品圖（a 6061 鋁合金，b H62 黃銅，c T2 紫銅，d 304 不銹鋼）Figure 3-1 Samples before corrosion（a 6061 aluminum alloy, b H62 Brass, c T2 Copper, d 304 Stainless steel）金屬片

圖 3-3-1 在液態(tài)混合鹽相變材料中腐蝕不同時(shí)間的樣品對(duì)比圖（A-G 依次為腐蝕 0、5、10、15、20、25、30 日后的樣品）igure 3-3-1 Comparison of samples treated in liquid mixture PCM after different t（A-G are samples corroded after 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30 days）圖 3-3-2 在冷熱循環(huán)混合鹽相變材料中腐蝕不同時(shí)間的樣品對(duì)比圖
【參考文獻(xiàn)】

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