1、2 20 01 16 6年年URTURT開題答辯開題答辯低溫位余熱回收用相變微膠囊機械性能研究導師導師 李建立李建立組員組員 方晨天方晨天 牛立京牛立京 李曉琳李曉琳 蔣文麗蔣文麗 李成李成目錄目錄研究背景及意義1 1實驗的內容2 2研究思路與具體方案3 3進度安排4 4實驗基礎 預期結果5 5我國工業余熱資源豐富，余熱資源約占其燃料消耗的17%67%，其中可回收率達60%。然而我國余熱資源利用率比較低，高溫余熱利用率僅為30%50%；低溫余熱由于其火用值過低，回收難度大，其利用率遠低于高溫余熱的利用率。發展低溫余熱回收技術，提高低溫位的余熱回收率，不但可以降低企業成本，還可以減少能源浪費和資

2、源流失，具有重要的現實意義。 研究背景1 1相變微膠囊（MicroPCM）是一種相變材料機無機材料覆起來，使相變材料不受界影響，形成的粒徑 范 圍內的微膠囊產品。將性能穩定的相變材料微膠囊分散在普熱流體中，形成穩定的固液相變微膠囊懸浮液。這種相變微膠囊懸浮液具表觀比熱容大、熱傳遞速率快、適用范圍廣、儲熱和傳熱過程中熱損失、可減少相應管路以及換熱設備尺寸等優點，很適合直接循環使用以回收工業產中的余熱。相關研究和實踐應表，MicroPCM自身機械能不理想，經過若干泵循環之后，許多MicroPCM顆粒嚴重變形、塌陷至破損。MicroPCM顆粒破損，被包覆的相變物進入載流體中，發生聚結、黏壁、堵塞管路

3、等現象，使體系的基本功能減弱喪失。為使MicroPCM盡早余熱回收領域發其特有的作用，迫切需要對相變微膠囊自身的機械能及其懸浮液中的循環穩定進行系統究。 通過三種手段，從微觀和宏觀兩個層面，對MicroPCM的機械性能進行系統實驗研究，可為建立相變微膠囊機械性能預測模型，提供直接的實驗支撐；亦可為其他研究者的類似研究工作提供借鑒。本研究及其相關成果可為相變微膠囊懸浮液的合理配置、泵送循環裝置設計、工藝條件確定、MicroPCM更換周期預測等提供一定的指導，使得在聚結、黏壁、堵塞管路等現象出現前，及時采取必要措施，以避免余熱回收系統能效下降或出現嚴重故障，從而促進MicroPCM及其懸浮液在余熱

4、回收中的普及應用。（1）得到三種粒徑圍的相變微膠囊彈量、耐壓強度的實測值，對相變微膠囊自身機械能有確定的認識； （2）得到微膠囊循環流動中宏觀穩定性 破損率的實測數據； （3）核心及以上期刊發表學術論文12篇。本項目的特點和創新之處如下： （1）本項目從微觀和宏觀兩個層面，同時用三種實驗手段究相變微膠囊的機械性能，研究內容有新意； （2）本項目以實驗研究為主，不實驗方法所得結果互相印證、互相補充，因此研究方法有新意； （3）本項目涉及工機械、材料、測試化驗、軟件分析等環節，能使學生得到多方面鍛煉。 實驗的內容21）科學測定和表征MicroPCM的機械性能，建立機械性能預測模型；2）科學測定和表

5、征MicroPCM在懸浮液中的循環破損率，建立破損率與主要影響因素之間的關系。實驗思路3 3（1）利用AFM究MicroPCM自身力學性能； （2）利用泵循環裝置結合掃描電子顯微鏡（SEM）研究MicroPCM泵循環條件下的穩定性能； （3）利用SEM研究MicroPCM超聲波散條件中的穩定性能； （4）綜三種方法所得實驗結果，進行綜合分析。 2016.01-2016.06進一步查閱文獻，掌握三種實驗研究方法的原理和要點，并同時開展三個系列實驗，獲取有價值的實驗數據2016.07-2016.08進行系統的數據處理及分析，撰寫研究報告和學術論文2016.09-2016.10根據需要補做實驗，完善研究報告和學術論文并投稿2016.11-2016.12 撰寫結題報告進度安排4 4（1）在綜410新搭建了泵送循環實驗系統，可于相變微膠囊泵循環穩定性實驗研究； （2）工業流裝程裝備系實驗室擁超聲分散設備，可用于相變微膠囊超聲分散剪切穩定實驗究； （3）清華大學摩擦學國家重點實驗室擁可進行納米壓痕測試研究的原子力顯微鏡以及掃描電子顯微鏡，可用于相變微膠囊自身機械能究和破損率研究； （4）工業流裝程裝備系實驗室有充足的實驗場地，水電等基本實驗條件完全能滿足； （5）京石油工學院圖書館有滿足本項目研究需要的電子版和紙質版文獻資料。實驗基礎