太阳能热发电用无机复合储热材料的制备及其性能研究

【摘要】： 能源问题是世界和中国经济社会发展面临的最严重的问题之一，常规能源的紧缺以及由此带来的环境污染问题，直接影响到未来人类可持续发展战略的实施进程。近年来，世界各国均在开发新能源。太阳能作为一种无公害、储量无穷的自然能源，引起了人们的广泛关注。太阳能热发电已成为人们研究的焦点，但太阳能具有间歇不稳定的特点。目前应用太阳能热发电中一个难点就是热量的储存，以备在无阳光直接照射的条件下进行热发电。 目前使用较为广泛的储热材料为熔融盐相变材料，但它有一个致命的缺点就是其对热交换管道和储热容器有着极强的腐蚀性。本实验将借鉴耐火浇注料的制备经验，制备出对热交换管道无腐蚀性的混凝土储热材料。本文具体工作内容如下： 1．借鉴耐火浇注料的制备经验，采用耐高温的铝酸盐水泥作为储热材料的胶凝材料，使用比热容高的玄武岩和工业废弃铜矿渣作为骨料，采用一定量的活性微粉替代部分胶凝材料，使用蓝晶石粉作为膨胀剂来制备储热混凝土材料；通过向其中添加热导率高的石墨粉来增加储热材料的导热性能； 2．研究了储热材料的抗压、抗折性能，并确定其最佳配合比及制备工艺制度；研究了储热材料强度随着石墨粉含量变化而变化的规律并分析了原因；实验表明：随着石墨粉含量的增加，材料的强度显著下降； 3．研究了储热材料的膨胀性、比热容及热导率等热学性能，实验表明：随着温度的升高，储热混凝土体积收缩逐渐增大，温度越高，体积收缩率越大；储热材料的比热容也随着温度的升高而增大，通过研究得出储热材料的最佳工作温度范围；材料的热导率随着石墨粉含量的增加而增大，并分析了储热材料热导率增大的原因； 4．通过实验数据计算出储热材料的理论导热系数，并与实验测试数据进行比较，其理论数据与实测数据间误差不超过5％，计算得出石墨粉含量为5％时储热材料的导热系数为2.345w／(m·k)。 通过实验研究得出，耐高温改性混凝土是一种较为理想的太阳能热发电储热材料。 【关键词】：储热 太阳能发电 混凝土 能源
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TB34
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 引言9-10
• 1.2 储热材料研究现状及分析10-16
• 1.2.1 储热材料的性能要求10
• 1.2.2 储热材料的分类10-16
• 1.3 课题国内外研究现状16
• 1.4 研究对象、目标及研究内容和技术路线16-17
• 1.4.1 实验对象16
• 1.4.2 实验目标16-17
• 1.4.3 研究内容17
• 1.4.4 关键问题17
• 1.4.5 拟采取的研究方法和技术路线17
• 1.5 预期的研究成果和创新点17-19
• 1.5.1 预期的研究成果17-18
• 1.5.2 创新点18-19
• 第2章 实验原材料的性能要求及其选择19-29
• 2.1 水泥19-20
• 2.2 集料20-22
• 2.2.1 粗集料20-21
• 2.2.2 细集料21-22
• 2.3 微粉22-27
• 2.4 外加剂27
• 2.5 水27-28
• 2.6 本章小结28-29
• 第3章 储热混凝土配合比确定及其力学性能研究29-45
• 3.1 砂浆力学性能实验29-41
• 3.1.1 实验设计29
• 3.1.2 实验原材料29-30
• 3.1.3 实验配比的确定30-41
• 3.2 储热混凝土力学性能实验41-44
• 3.2.1 实验设计41
• 3.2.2 试件制备41-42
• 3.2.3 试件抗压强度测试42-44
• 3.3 本章小结44-45
• 第4章 储热混凝土热学性能研究45-61
• 4.1 储热混凝土热膨胀性45-50
• 4.1.1 水泥基材料的收缩特点及膨胀剂作用45-47
• 4.1.2 储热材料热膨胀性能研究47-50
• 4.2 储热混凝土比热容50-55
• 4.2.1 差示扫描量热仪的测量原理50-52
• 4.2.2 储热混凝土比热容测试结果及分析52-55
• 4.3 储热混凝土热导率55-60
• 4.3.1 热传导55-56
• 4.3.2 储热材料热导率的测试及分析56
• 4.3.3 储热材料热导率的理论计算56-60
• 4.4 本章小结60-61
• 第5章 结论61-62
• 参考文献62-65
• 致谢65-66
• 附录166-67
• 附录2 攻读硕士研究生期间发表的论文67

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