本文主要阐述了相变复合材料的制备和特性,并对其热学特性和化学结构及微结构进行了测量分析。文章同时对微胶囊溶液热学特性及换热特性进行了分析,建立了理论模型及流动换热的控制方程,并采取数值计算的办法分析了Ste数、质量分数、相变温度区间和Re数对无量纲壁温和换热系数的影响。1.复合相变材料的制备及特性十八烷作为相变材料,分子筛作为支撑多孔基体,制备了不同质量比(1：1、1：2、1：3、1：4、1：5)的十八烷/5A分子筛复合相变材料。傅里叶红外分析和扫描电镜被用来分析复合材料的化学结构和微结构。十八烷/5A分子筛复合相变材料的热学特性和热稳定性通过差示扫描量热仪和热重分析仪分析。十八烷被很好地分散在分子筛的孔隙之中,因此复合材料可以有效地阻止液态十八烷的泄漏。FPCM4作为一种定型复合相变材料,其融化温度为28.33℃,融化潜热为101.14kJ/kg,凝固温度为26.75℃,凝固潜热为97.55kJ/kg,十八烷与分子筛的质量比为1：2时,复合相变材料具有较好的应用性。分子筛的多孔结构可以有效防止相变材料的外泄,同时提高十八烷的热稳定性,可以使其在蓄能系统中得到更广泛的长期应用。月桂酸作为相变材料,活性炭作为支撑多孔基体,制备了不同质量比(1：2、1：3、1：4、1：5)的月桂酸/活性炭复合相变材料。傅里叶红外分析仪、X射线衍射分析仪和扫描电镜被用来分析月桂酸/活性炭复合相变材料的化学结构和微结构。复合材料的热学特性和热稳定性通过差示扫描量热仪、导热仪和热重分析仪分析。由于表面张力作用和毛细作用,月桂酸被很好地分散在活性炭的孔隙之中,活性炭同时提高了复合材料的导热性能,膨胀石墨的加入可以进一步提高其导热性能。PCM4作为一种定型复合相变材料,其融化温度为44.07℃C,融化潜热为65.14kJ/kg,凝固温度为42.83℃,凝固潜热为62.96kJ/kg,活性炭的多孔结构除了有效防止液态月桂酸的逸出,同时可以有效的提高十八烷的热稳定性硬脂酸为相变材料,制备了不同质量比(89.2%、89.8%、90.6%)的硬脂酸/二氧化硅相变微胶囊材料。二氧化硅作为壳材料,其由正硅酸乙酯为原材料通过溶胶凝胶法制备。傅里叶红外分析和扫描电镜被用来分析微胶囊的化学结构和微结构。微胶囊的热学特性和热稳定性通过差示扫描量热仪和热重分析仪分析。MPCM3作为一种理想的相变微胶囊材料,其融化温度为53.53℃,融化潜热为170.98kJ/kg,凝固温度为52.62℃,凝固潜热为161.99kJ/kg。在石蜡/二氧化硅相变微胶囊材料中,石蜡为相变材料,制备了不同质量比(82.2%、60.8%、51.0%)的石蜡/二氧化硅相变微胶囊材料。二氧化硅作为壳材料,其由一甲基三乙氧基硅烷为原材料通过溶胶凝胶法制备。傅里叶红外分析仪、X射线衍射分析仪和扫描电镜被用来分析微胶囊的化学结构和微结构。微胶囊的热学特性和热稳定性通过差示扫描量热仪和热重分析仪分析。由一甲基三乙氧基硅烷为材料制备的二氧化硅壳比起由正硅酸乙酯制备的壳更光滑,机械性能更好。MPCM1作为一种理想的相变微胶囊材料,其融化温度为57.96℃,融化潜热为156.86kJ/kg,凝固温度为55.78℃,凝固潜热为144.09kJ/kg,二氧化硅既可以防止相变材料的泄漏,还可以有效提高复合相变材料的热稳定性,可以使其在蓄能系统中得到更广泛的长期应用。2.微胶囊溶液换热分析研究了相变微胶囊溶液的换热过程,并对其在水平圆管中的换热过程进行了理论分析,建立了理论模型和控制方程,对其热学参数也做了分析。同时总结了以往工作中对微胶囊溶液换热过程实验研究结果和结论。相变微胶囊溶液的热学特性与相变材料和单相流体都不相同。一般说来,以下几个参数对于溶液的换热最为重要,分别是：Ste数、质量分数、过冷度、相变温度区间、颗粒尺寸与管径之比和Re数。同时对微胶囊溶液在水平圆管中的层流换热做了数值计算,和实验结果进行了对比,并分析了Ste数、质量分数、相变温度区间和Re数对无量纲壁温和换热系数的影响。Ste数表征微胶囊溶液显热和潜热的比值,Ste数是影响微胶囊溶液换热的一个最重要的参数,当Ste数减小时,换热系数增大同时无量纲壁温减小,较小的Ste数意味着较大的潜热,因此也意味着较大的比热容,所以可以导致换热效率的提高且使壁温下降。质量分数既影响微胶囊溶液的导热系数也影响其比热容,所以质量分数是影响微胶囊溶液换热性能的另一个重要参数。随着微胶囊溶液质量分数的提高,溶液的比热容也增大。同时也可以看到微胶囊溶液浓度的增加可以明显提高其换热效率,尤其是在相变过程中。相变温度区间虽然也影响微胶囊溶液的换热过程,但没有Ste数和质量分数那么明显。相变温度区间只影响相变过程中的比热容平均大小,在相变过程之外没有明显的影响。在相变过程中,较小的相变温度区间可以获得较大的换热效率。整个换热过程中,不同的相变温度区间情况下,壁温的变化并不明显,换热系数的变化也不是特别大。Re数是衡量流体紊动状况的物理量, Re对换热过程也有比较重要的影响。在Re数变大时,壁温明显下降,换热效率也有提高。这和单相流体有相似的结果,也说明微胶囊溶液具有牛顿流体的性质。