一種多孔介質復合相變儲能顆粒的制備方法
【專利摘要】本發明一種多孔介質復合相變儲能顆粒的制備方法，其特征在于：利用多孔礦物介質作為載體，對液態相變材料進行混合吸附，并將其灌入流化床，利用流化床中一定流速的冷空氣對未冷卻的相變顆粒進行強制對流冷卻，并利用氣流及物料之間的沖擊作用使顆粒分散。經該法制備的相變儲能顆粒其內部相變材料容留量較大，在高溫下不易滲漏，具有較高的吸附穩定性；顆粒之間分散性好，表面干燥，不易結團結塊。該法操作簡單，工藝流程少，成本低并可實現相變儲能顆粒批量化生產，具有一定的工程應用價值。
【專利說明】一種多孔介質復合相變儲能顆粒的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及復合相變儲能材料領域，尤其涉及一種建筑用多孔介質復合相變儲能顆粒的制備方法。
【背景技術】
[0002]相變儲能材料是一種新型建筑材料，它具有相變蓄放熱的特點，用于建筑材料能降低能耗，提升室內舒適性，這種優良特性令其成為建筑材料領域熱門研究方向。
[0003]為了使相變材料的性能得到充分發揮，并防止其在相變時發生泄漏，通常相變材料應用于建筑材料并不是直接使用而是通過與載體結合形成相變儲能顆粒，之后再摻入到保溫材料基體中形成復合保溫材料。因此,相變材料與載體結合即相變材料的定形化過程成為相變材料實用化的關鍵研究方向。目前常用的相變材料定形化技術主要有微膠囊法，多孔介質吸附法等等，其中微膠囊法包含原位聚合法、復凝聚法、界面聚合法等，該類方法工藝復雜成本高，制備過程產生的廢物較多，且膠囊囊壁多為有機材質，其表面有一定疏水性，不易與傳統建材結合導致基體強度不高等缺點；多孔介質吸附法則是利用多孔礦物介質的內部空腔在高溫、真空或常溫常壓的條件下對液態相變材料進行吸附，此類方法操作簡單，成本低，但相變材料容留效果相對較差，相變材料殘留在礦物表面容易造成礦物顆粒之間相互粘連結團，且在實際生產時真空條件不易創造，批量生產難以實現等缺點。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是為 了改進常規多孔介質吸附法等制備相變顆粒的不足而提供了一種多孔介質復合相變儲能顆粒的制備方法。
[0005]為了實現相變儲能顆粒制備工藝簡單、顆粒分散性好、相變材料容留量大且可連續生產的目的，本發明提出一種新的相變材料多孔介質吸附法一流化床法來合成多孔介質復合相變儲能顆粒，該法借助流化床使用冷空氣對已經吸附有液態相變材料的多孔礦物顆粒進行強制對流冷卻，提高相變材料容留量，并借助氣流的作用使礦物顆粒之間分散，減少粘連。該法操作簡單，成本低，可實現相變儲能顆粒的批量化生產。
[0006]本發明的技術方案:一種多孔介質復合相變儲能顆粒的制備方法，其具體步驟如下:
[0007](I)將已熔化的相變材料與多孔介質在加熱至40_80°C條件下混合并攪拌均勻，靜置0.5-2小時，得復合相變顆粒；
[0008](2)將復合相變顆粒灌入流化床入料口，從進氣口通入冷空氣，使得相變顆粒在流化床內被吹起程沸騰狀態；
[0009](3)運行10-30分鐘后打開出料口，使物料流出，制得多孔介質復合相變儲能顆粒。
[0010]優選上述所述的多孔介質為膨脹珍珠巖、玻化微珠、硅藻土、膨潤土或石墨中的一種。[0011]優選上述的相變材料為月桂酸、癸酸、棕櫚酸以或石蠟中的一種或幾種。
[0012]優選冷空氣的溫度比所用相變材料的相變溫度低5-30 V。優選冷空氣的流速是顆粒的懸浮速度的0.6-1.1倍。
[0013]優選步驟(1)中相變材料與多孔介質的質量比為1.6~2:1。
[0014]將多孔礦物顆粒與液態相變材料混合均勻后，灌入流化床入料口，并在流化床底部通入一定流速的冷空氣，令吸附有相變材料的礦物顆粒在氣流中減速下落并被吹起呈沸騰狀。這里一定流速的冷空氣其流速可控，根據相變顆粒重量調節氣流快慢，但速度不低于顆粒的懸浮速度，這里通的氣流起到兩個關鍵作用:
[0015]一方面，通過利用冷空氣的強制對流作用使多孔介質對液態相變材料吸附得更加充分，其原理在于:當多孔介質在吸附有液態相變材料后，介質基體的溫度趨近于液態相變材料的溫度，但在受到冷空氣強制對流換熱后，介質本身溫度發生變化，而液態相變材料因有一定潛熱短時間內不易受到溫度影響，因多孔礦物內有未被相變材料完全填充的孔隙，孔隙內的空氣溫度將發生變化，根據理想氣體狀態方程:PV=nRT，(式中P為壓強，V為體積，η為氣體物質的量，R為氣體常數，T為溫度)當孔隙內空氣的溫度T降低時，導致壓強P降低，為了維持孔隙內外壓強平衡，液態相變材料將向孔隙內部侵入，此時孔隙內空氣體積V降低。因此，冷空氣強制對流能提高相變儲能顆粒中相變材料的容留量。
[0016]冷空氣強制對流的另一個作用是使相變顆粒得到充分分散。由于相變儲能顆粒表面有殘留的相變材料，在液態相變材料固化后，通過常規方法制備相變顆粒容易造成顆粒之間互相粘連結團。而經過流化床的氣流能使相變顆粒程沸騰狀態，相變顆粒表面殘留的液態相變材料在冷空氣的強制對流下冷卻凝固，而顆粒與顆粒在氣流的沖擊作用下難以粘連結團。因此最后從出料口 4出來的都是分散均勻且干燥的相變顆粒。
[0017]有益效果:·
[0018]本發明提出了用流化床通冷空氣驟冷的方式制備多孔介質相變儲能顆粒。該法有別于傳統多孔介質真空吸附的方法，在達到較高相變材料容留量的基礎上還克服了相變材料易于團聚結塊的缺點。該法操作方便，流程簡單，成本低且易于實現批量化生產，具有一定的工程實用價值。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1傳統方法與實施例2流化床法制備復合相變顆粒宏觀對比圖；其中(a)傳統方法，(b)流化床法。
【具體實施方式】
[0020]下面通過實施例進一步說明本發明。
[0021]實施例1
[0022]采用膨潤土與石蠟制備多孔礦物介質復合相變儲能顆粒。其中石蠟相變溫度為25°C，具體操作如下:
[0023]將石蠟相變材料熔化，并將膨潤土置于40°C烘箱中預熱；并將二者在該溫度下混合攪拌均勻，其中石蠟與膨潤土的質量比為2:1。攪拌均勻后將二者在該溫度下靜置2小時，形成復合相變顆粒；將已混合均勻的復合相變顆粒灌入流化床入料口，在進氣口通入冷空氣，氣體溫度為20°C，流速為顆粒懸浮速度的0.8倍，使復合相變儲能顆粒在流化床筒體內吹起程沸騰狀態；運行30分鐘后打開出料口，使物料流出。通過對制備后的物料分析發現，盡管相變材料摻量相同，但經本方法制備出來的復合相變儲能顆粒與傳統方法制備出來的相比其顆粒之間粘連更少，更加松散干燥，說明相變材料吸附比較徹底，其性能顯然更好。
[0024]實施例2
[0025]采用開孔膨脹珍珠巖與月桂酸-癸酸二元相變材料制備相變儲能顆粒。具體操作如下:
[0026]取月桂酸和癸酸以摩爾比為6:4混合并熔化均勻，制備成二元相變材料，相變溫度為28.3°C。多孔介質采用開孔膨脹珍珠巖。將二元相變材料與膨脹珍珠以1.8:1的質量比于50°C溫度下混合并充分攪拌，在該溫度下靜置2h，待吸附完全后灌入流化床入料口，用冷氣流對相變顆粒進行噴吹使其處于沸騰狀，氣流速度調到顆粒懸浮速度的1.1倍，冷空氣溫度為18°C，運行10分鐘后開啟出料口使復合后的相變顆粒流出。制備后的顆粒如圖1所示，利用傳統方法與該方法進行對比，從圖1可看出，傳統方法制備得到的復合相變顆粒其顆粒之間互相粘連，說明多孔介質對相變材料的吸附量不夠多，且有一定滲漏，導致一部分相變材料殘留于多孔介質表面；而本發明所用的制備方法得到的相變顆粒則是程松散干燥狀，顆粒之間無粘連，多孔介質對相變材料吸附量足夠大，具有更優異的性能。
[0027]實施例3
[0028]采用硅藻土與月桂酸相變材料制備復合相變儲能顆粒。其中月桂酸相變溫度為41°C，具體操作如下:
[0029]將月桂酸熔化后與硅藻土以質量比為2:1混合，并于80°C條件下混合并攪拌均勻，于該溫度下靜置0.5小時后，灌入流化床入料口，通入冷空氣，冷空氣溫度為11°C，并將冷空氣流速調節到顆粒懸浮速度的0.6倍，運行20分鐘。最后制得干燥且分散均勻的硅藻土基復合相變儲能顆粒。同樣用該方法制得的硅藻土基復合相變顆粒比傳統方法制得的相變材料容留量更大、性能更佳。
[0030]需要指出的是，為了提高材料制備效果，使用流化床對相變顆粒進行強制冷卻和分散需要調節冷氣流速使顆粒程沸騰狀，而在流化床內部，不同粒徑的多孔介質所達到的氣流懸浮速度不同，因此需根據實際情況調節流化床氣流速度。同時降低冷空氣的溫度也能提聞效果。
[0031]以上所述，僅為本發明的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本領域的技術人員在本發明所揭露的技術范圍內，可不經過創造性勞動想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求書所限定的保護范圍為準。
【權利要求】
1.一種多孔介質復合相變儲能顆粒的制備方法，其具體步驟如下: (O將已熔化的相變材料與多孔介質在加熱至40-80°C條件下混合并攪拌均勻，靜置0.5-2小時，得復合相變顆粒； (2 )將復合相變顆粒灌入流化床入料口，從進氣口通入冷空氣，使得相變顆粒在流化床內被吹起程沸騰狀態； (3)運行10-30分鐘后打開出料口，使物料流出，制得多孔介質復合相變儲能顆粒。
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述所述的多孔介質為膨脹珍珠巖、玻化微珠、娃藻土、膨潤土或石墨中的一種。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的相變材料為月桂酸、癸酸、棕櫚酸以或石蠟中的一種或幾種。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于冷空氣的溫度比所用相變材料的相變溫度低5-30°C。
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于冷空氣的流速是顆粒的懸浮速度的0.6-1.1 倍。
6.根據權利要求1所述的制備方法， 其特征在于步驟(1)中相變材料與多孔介質的質量比為1.6-2:1。
【文檔編號】C09K5/06GK103666380SQ201310662561
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月9日 優先權日:2013年12月9日
【發明者】李東旭, 周全, 郭紅斌, 李清海 申請人:南京工業大學