低过冷度石蜡Pickering乳液的制备和表征
2021-05-15茹绍青武亚飞车黎明
化工学报 2021年4期
关键词:测量
茹绍青,武亚飞,2,车黎明
(1 厦门大学化学化工学院,福建厦门361005; 2 深圳市龙华新区民顺小学,广东深圳518110)
引 言
石蜡乳液是一种兼具传热与储热功能的新型流体[1],在工业余热回收[2]、建筑物温度调控[3]和太阳能存储[4-5]等领域具有广阔的应用前景。在发生相转变的过程中,石蜡会吸收/释放大量的热量[6]。因此,石蜡乳液的传热与储热性能显著优于载流体,即水。例如,固含量为30%的石蜡乳液,其储能密度是纯水的2 倍,同时对流传热系数也大幅度提高[7]。
石蜡乳液在降温时会出现明显的过冷现象,严重阻碍了石蜡乳液的工业化应用[8]。过冷现象是指温度低于熔点时,物质仍不结晶的现象[9]。过冷现象延迟了石蜡结晶,导致石蜡在降温时不凝固或者凝固不完全,从而极大降低了石蜡乳液的传热与储热性能[10]。
在降温过程中,石蜡乳液中呈熔化状态的石蜡以均相成核的方式结晶,所以存在过冷现象,这是石蜡乳液过冷现象的热力学机制[11]。目前,科研人员主要通过在石蜡中添加异质晶核来引发结晶,从而抑制石蜡乳液的过冷现象。Huang 等[12]在石蜡中添加2.5%(质量)的异质晶核,将石蜡乳液的过冷度从7℃降低到了1℃。Zhang 等[13]向正十六烷中添加0.4%(质量)的碳纳米管,将正十六烷乳液的过冷度从18℃降低到了3.5℃。
在上述研究工作中,所添加的异质晶核都是没有表面活性的物质。因此,这些晶核随机分散在石蜡液滴内部。由于异质晶核的数量有限,当石蜡液滴的粒径进一步减小,数量增多时,不含晶核的石蜡液滴也越来越多。……
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