中国矿业大学徐海学院本科生毕业设计姓名：学号：学院：中国矿业大学徐海学院专业：热能与动力工程设计题目：微胶囊相变材料储热/释热特性及传热过程强化专题：指导教师：职称：2015 年6月徐州中国矿业大学徐海学院毕业设计任务书专业年级学号学生姓名任务下达日期：2014年12 月20 日毕业设计日期：2015年1月20日至2015年6月10日毕业设计题目：微胶囊相变材料储热/释热特性及传热过程强化毕业设计专题题目：毕业设计主要内容和要求：1、查阅关于相变储能材料的文献资料，完成论文开题报告；2、完成3000字以上的英文文献翻译；3、熟练掌握各种实验仪器的使用方法；4、通过添加导热材料对微胶囊相变材料进行强化传热。
分析实验数据，找出强化效果最好的导热材料；5、搭建微胶囊相变材料储放热实验平台，对其储放热特性进行测试。
得出数据，分析不同因素对微胶囊相变材料换热过程的影响。
指导教师签字：郑重声明本人所呈交的毕业设计，是在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。
所有数据、图片资料真实可靠。
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对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。
本论文属于原创。
本毕业设计的知识产权归属于培养单位。
本人签名：日期：中国矿业大学徐海学院毕业设计指导教师评阅书指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：指导教师签字：年月日中国矿业大学徐海学院毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；③工作量的大小；④取得的主要成果及创新点；⑤写作的规范程度；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：评阅教师签字：年月日中国矿业大学徐海学院毕业设计答辩及综合成绩答辩情况提出问题回答问题正确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字：年月日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人：年月日摘要传统的相变储能材料存在易泄露、相分离、易腐蚀、导热系数低和运输困难等问题，因此众多研究者将相变材料封装在微胶囊中，制备成相变微胶囊，来解决上述问题。
本文主要以相变温度为31℃的微胶囊相变材料为研究对象，通过采取添加石墨烯、纳米铜、膨胀石墨等高导热材料的方式来强化微胶囊的导热性能，然后搭建实验台测试纯胶囊和石墨烯/微胶囊、纳米铜/微胶囊、膨胀石墨/微胶囊复合相变材料储热/释热特性。
本文的研究内容如下：（1）在微胶囊相变材料中添加高导热材料，制备总质量是30g的石墨烯/微胶囊、纳米铜/微胶囊、膨胀石墨/微胶囊复合相变材料，其质量分数分别是0.1%、0.5%、1%、1.5%、2.5%，对微胶囊储放热系统进行传热强化。
结果表明，相同质量分数下膨胀石墨的添加相对于石墨烯和纳米铜对微胶囊的导热性能提高最大。
（2）搭建微胶囊相变材料储热/释热测试平台，通过改变换热流体的流量，对纯微胶囊和膨胀石墨/微胶囊（0.5%）、膨胀石墨/微胶囊（1%）、膨胀石墨/微胶囊（2.5%）复合相变材料的储热/释热特性进行实验研究。
结果表明，相同流量下，随着膨胀石墨质量分数的增大，膨胀石墨/微胶囊复合相变材料的储放热时间减小。
不同流量下，相同材料储放热时间随着流量的增加而减小。
关键词：微胶囊相变材料；膨胀石墨；储热/释热特性；传热强化ABSTRACTThe traditional phase change materials have the problems such as leakage, phase separation, corrosion, low thermal conduction coefficient and transportation difficulty. So many researchers encapsulated the phase change materials in microcapsules, prepared the phase change microcapsules, to solve the above problems. The research object of this paper is the microcapsule whose phase change temperature is 31℃. The thermal conductivity of the microcapsules was enhanced by the high thermal conductivity of graphene, nano copper, graphite, etc. Then, the heat storage/release properties of the composite phase change materials are tested by building experiment platform. The research content of this paper is as follows:（1）Graphene / microcapsules, nano Cu / microcapsule, expanded graphite / microcapsules composite phase change materials that its quality scores were 0.1%, 0.5%, 1%, 1.5%, 2.5% and total quality is 30g were prepared by adding high thermal conductivity in the microcapsule phase change materials to enhance the heat and mass transfer process of the microcapsule heat storage system. The results show that, under the same mass fraction, the thermal conductivity of microcapsules is raised the most by the adjunction of expanded graphite compared to graphene and copper nanoparticles.（2）A microcapsule phase change material heat storage and release temperature test platform is built. The thermal storage and release characteristics of the pure microcapsules and expanded graphite / microcapsules（0.5%）, expanded graphite / microcapsules（1%）, expanded graphite / microcapsules（2.5%）composite phase change materials were experimentally tested by changing the flow of heat exchange fluids. The results show that under the same flow, the heat release time of the expanded graphite / microcapsule composite is shorter with the increase of the content of the expanded graphite. Under different flow, the heat release time of the same material decreases with the increase of the flow rate.Keywords：Microcapsule phase change materials；Expanded graphite；Heat storage/release properties；Heat transfer enhancement目录1 绪论 (1)1.1引言 (1)1.2相变储能材料 (2)1.2.1相变储能材料概述 (2)1.2.2相变储能材料的分类 (2)1.2.3复合相变储能材料 (3)1.2.4相变储能材料的应用. (4)1.3微胶囊相变储能材料 (6)1.3.1芯材和壁材的选择. (6)1.3.1.1芯材的选择 (6)1.3.1.2壁材的选择. (7)1.3.2微胶囊相变储能材料的制备方法. (8)1.3.3微胶囊相变材料的研究现状. (8)1.4相变储能材料强化传热的研究进展 (9)1.4.1肋片强化传热. (10)1.4.2添加石墨强化传热. (10)1.4.3添加金属物强化传热. (11)1.5课题的研究意义与内容 (11)1.5.1研究意义 (11)1.5.2研究内容 (12)2 微胶囊相变材料强化传热实验研究 (13)2.1实验材料及仪器 (13)2.1.1实验材料. (13)2.1.2实验仪器. (13)2.2实验系统的组成 (16)2.3实验方案及步骤 (17)2.3.1实验方案 (17)2.3.2实验步骤 (17)2.4结果与分析 (20)2.4.1石墨烯对微胶囊相变材料的强化传热影响 (20)2.4.2纳米铜对微胶囊相变材料的强化传热影响 (22)2.4.3膨胀石墨对微胶囊相变材料的强化传热影响 (24)2.5本章小结 (26)3 微胶囊相变材料储热/释热特性实验研究 (28)3.1实验材料 (28)3.2主要实验设备 (28)3.3实验系统的搭建 (30)3.4实验方案及步骤 (31)3.4.1实验方案 (31)3.4.2实验步骤 (32)3.5结果与分析 (39)3.5.1膨胀石墨的配比对微胶囊换热过程的影响 (39)3.5.2换热流体的流量对微胶囊换热过程的影响 (45)3.6本章小结 (50)4 结论 (52)参考文献 (53)翻译部分英文原文 (57)中文译文 (70)致谢 (78)1 绪论1.1引言能源是人类社会生存和发展的物质基础，随着经济技术的发展，人们生活水平的逐步提高，人类对能源的依赖越来越严重、需求也越来越大。