低温余热回收用相变微胶囊机械性能研究-开题报告

1、2 20 01 16 6年年URTURT开题答辩开题答辩低温位余热回收用相变微胶囊机械性能研究导师导师 李建立李建立组员组员 方晨天方晨天 牛立京牛立京 李晓琳李晓琳 蒋文丽蒋文丽 李成李成目录目录研究背景及意义1 1实验的内容2 2研究思路与具体方案3 3进度安排4 4实验基础 预期结果5 5我国工业余热资源丰富，余热资源约占其燃料消耗的17%67%，其中可回收率达60%。然而我国余热资源利用率比较低，高温余热利用率仅为30%50%；低温余热由于其火用值过低，回收难度大，其利用率远低于高温余热的利用率。发展低温余热回收技术，提高低温位的余热回收率，不但可以降低企业成本，还可以减少能源浪费和资

2、源流失，具有重要的现实意义。 研究背景1 1相变微胶囊（MicroPCM）是一种相变材料机无机材料覆起来，使相变材料不受界影响，形成的粒径 范 围内的微胶囊产品。将性能稳定的相变材料微胶囊分散在普热流体中，形成稳定的固液相变微胶囊悬浮液。这种相变微胶囊悬浮液具表观比热容大、热传递速率快、适用范围广、储热和传热过程中热损失、可减少相应管路以及换热设备尺寸等优点，很适合直接循环使用以回收工业产中的余热。相关研究和实践应表，MicroPCM自身机械能不理想，经过若干泵循环之后，许多MicroPCM颗粒严重变形、塌陷至破损。MicroPCM颗粒破损，被包覆的相变物进入载流体中，发生聚结、黏壁、堵塞管路

3、等现象，使体系的基本功能减弱丧失。为使MicroPCM尽早余热回收领域发其特有的作用，迫切需要对相变微胶囊自身的机械能及其悬浮液中的循环稳定进行系统究。 通过三种手段，从微观和宏观两个层面，对MicroPCM的机械性能进行系统实验研究，可为建立相变微胶囊机械性能预测模型，提供直接的实验支撑；亦可为其他研究者的类似研究工作提供借鉴。本研究及其相关成果可为相变微胶囊悬浮液的合理配置、泵送循环装置设计、工艺条件确定、MicroPCM更换周期预测等提供一定的指导，使得在聚结、黏壁、堵塞管路等现象出现前，及时采取必要措施，以避免余热回收系统能效下降或出现严重故障，从而促进MicroPCM及其悬浮液在余热

4、回收中的普及应用。（1）得到三种粒径围的相变微胶囊弹量、耐压强度的实测值，对相变微胶囊自身机械能有确定的认识； （2）得到微胶囊循环流动中宏观稳定性 破损率的实测数据； （3）核心及以上期刊发表学术论文12篇。本项目的特点和创新之处如下： （1）本项目从微观和宏观两个层面，同时用三种实验手段究相变微胶囊的机械性能，研究内容有新意； （2）本项目以实验研究为主，不实验方法所得结果互相印证、互相补充，因此研究方法有新意； （3）本项目涉及工机械、材料、测试化验、软件分析等环节，能使学生得到多方面锻炼。 实验的内容21）科学测定和表征MicroPCM的机械性能，建立机械性能预测模型；2）科学测定和表

5、征MicroPCM在悬浮液中的循环破损率，建立破损率与主要影响因素之间的关系。实验思路3 3（1）利用AFM究MicroPCM自身力学性能； （2）利用泵循环装置结合扫描电子显微镜（SEM）研究MicroPCM泵循环条件下的稳定性能； （3）利用SEM研究MicroPCM超声波散条件中的稳定性能； （4）综三种方法所得实验结果，进行综合分析。 2016.01-2016.06进一步查阅文献，掌握三种实验研究方法的原理和要点，并同时开展三个系列实验，获取有价值的实验数据2016.07-2016.08进行系统的数据处理及分析，撰写研究报告和学术论文2016.09-2016.10根据需要补做实验，完善研究报告和学术论文并投稿2016.11-2016.12 撰写结题报告进度安排4 4（1）在综410新搭建了泵送循环实验系统，可于相变微胶囊泵循环稳定性实验研究； （2）工业流装程装备系实验室拥超声分散设备，可用于相变微胶囊超声分散剪切稳定实验究； （3）清华大学摩擦学国家重点实验室拥可进行纳米压痕测试研究的原子力显微镜以及扫描电子显微镜，可用于相变微胶囊自身机械能究和破损率研究； （4）工业流装程装备系实验室有充足的实验场地，水电等基本实验条件完全能满足； （5）京石油工学院图书馆有满足本项目研究需要的电子版和纸质版文献资料。实验基础