火墙环境下有机相变材料封装盒体的导热增强

为提高火墙环境下有机相变材料宏观封装盒体的吸热效率,通过实验室恒温箱模拟火墙环境条件,研究了添加不同数量导热翅片和填充泡沫铜对有机相变材料宏观封装盒体吸放热过程的影响.结果表明:随着导热翅片数量增加,不同厚度封装盒体中相变材料的完全相变时间明显缩短,而导热翅片数量过多时会显著降低厚度较小封装盒体的有效放热时间;填充泡沫铜使宏观封装盒体中相变材料的温度分布更加均匀,同时可进一步降低厚度较大封装盒体中相变材料的完全相变时间;通过添加15个导热翅片和填充泡沫铜可使45 mm厚封装盒体中相变材料的完全相变时间缩短64.8%,此方法可有效解决火墙环境中大容量宏观封装有机相变材料盒体的吸热缓慢问题.     

平板微热管阵列相变蓄热装置蓄/放热性能

为提高相变蓄热装置的性能,基于平板热管技术设计了一套相变蓄热装置,将熔点58益的工业石蜡作为该蓄热装置的蓄热材料,对平板微热管阵列在蓄/放热过程的均温性能、蓄热装置内部石蜡温度变化以及蓄热装置的蓄/放热效率进行实验分析,同时对不同供/取热流体温度和流量的实验条件下蓄热装置蓄/放热特性进行研究.结果表明：平板微热管阵列在蓄/放热过程中性能稳定,蓄热装置蓄/放热效果良好;在供/取热流体流量为2.0 L/min,供热流体温度为80益,取热流体温度为20益的实验条件下,计算得到该蓄热装置平均蓄热功率、放热功率分别为662、764 W.     

中温相变蓄热装置的蓄放热性能研究

以相变温度为80℃的相变蓄热装置为研究对象,根据建立的相变传热分析模型,应用数值模拟的方法,研究了蓄热体——相变材料的热物性参数、几何尺寸、填充率,以及热媒体——热水的流速等因素对蓄热装置蓄、放热规律及其特性的影响．研究结果表明,当板状定形相变材料的导热系数在0．4W/(m·K)左右、板厚为8 mm、相变材料的填充率在65%～75%、热媒体流速为5～8mm/s时,蓄热装置可获得较高的蓄、放热效率．     

矩形蓄热单元内石蜡的相变传热特性

为掌握蓄热单元内相变材料(phase change material, PCM)的传热特性,提高相变换热器的传热效率,采用焓-孔隙率模型,利用FLUENT软件对石蜡在矩形蓄热单元内的传热过程进行数值模拟,引入单元液相分数β及无量纲Fo、Ste和Ra分析圆管外不同位置处石蜡的蓄/放热规律及换热流体入口温度不同对石蜡蓄/放热过程的影响规律。结果表明:圆管外石蜡的总体熔化快慢按照上部、左/右部、下部的顺序进行,且上部比其它部分完成熔化所需时间缩短20%以上;放热过程中,圆管外石蜡的总体凝固快慢按照下部、左/右部、上部的顺序进行。矩形壳体内PCM蓄热过程的传热机制由导热逐渐过渡为自然对流。增加换热流体与石蜡之间的温差能显著提高蓄放热效率。通过多项式拟合得到关于β的准则关系式。     

矩形蓄热单元内石蜡的相变传热特性

为掌握蓄热单元内相变材料(phase change material, PCM)的传热特性,提高相变换热器的传热效率,采用焓-孔隙率模型,利用FLUENT软件对石蜡在矩形蓄热单元内的传热过程进行数值模拟,引入单元液相分数β及无量纲Fo、Ste和Ra分析圆管外不同位置处石蜡的蓄/放热规律及换热流体入口温度不同对石蜡蓄/放热过程的影响规律。结果表明:圆管外石蜡的总体熔化快慢按照上部、左/右部、下部的顺序进行,且上部比其它部分完成熔化所需时间缩短20%以上;放热过程中,圆管外石蜡的总体凝固快慢按照下部、左/右部、上部的顺序进行。矩形壳体内PCM蓄热过程的传热机制由导热逐渐过渡为自然对流。增加换热流体与石蜡之间的温差能显著提高蓄放热效率。通过多项式拟合得到关于β的准则关系式。     

带内翅片蓄热装置固-液相变过程的数值模拟

以带有内翅片的圆柱形相变蓄热单元为研究对象,将石蜡RT82作为相变材料,通过均匀设计方法对翅片个数2~7、翅片厚度0.8~1.3 mm、翅片宽度26~36 mm、圆柱蓄热管半径38~48 mm的蓄热单元建立6个模型,模拟研究了其蓄热性能,根据模拟结果优化了蓄热单元结构。模拟结果表明:翅片个数为7、翅片厚度为0.8 mm、翅片宽度为32 mm、圆柱蓄热管半径为46 mm的模型f结构最优,石蜡RT82完全融化所用时间最短,为23 min。     

单／多层定形相变蓄热板系统的传热性能和调温效果研究

为研究脂肪酸／聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）基定形相变蓄热板的传热性能和节能效果,以三种相变温度不同的脂肪酸二元低共熔物／PMMA定形相变蓄热板为实验对象,对单层相变蓄热板和多层组合式相变蓄热板系统的基本热工参数和传热效果进行了测试,并将定形相变蓄热板应用在地板蓄／放热系统,采用相变模拟箱实验测试了定形相变蓄热板的调控温效果。     

有机相变储热复合材料的储/放热性能研究

以高孔隙率泡沫石墨材料作为骨架在真空环境下吸附石蜡,制备而成新型有机相变储热复合材料。利用HotDisk热常数分析仪和差示扫描量热仪(DSC)研究了其热性能,结果证明复合材料的导热能力得到了极大强化。对分别填充了复合材料和纯石蜡的以水作为热媒的储热槽进行了实验研究,重点考察了两者在储热和放热过程中的温度均匀性、储能速率及泡沫石墨对石蜡相变的影响,同时就泡沫石墨的孔隙率大小对复合材料导热性能和储能速率的影响规律进行了对比分析。研究表明,复合材料的相变温度区间基本不变,导热性能提高了21倍,相变时间缩短了56%以上,相变界面移动加快,储热槽的储热、放热性能和储能密度有了很大提高;不同孔隙率会影响复合材料的导热系数、储能速率和储能容量,在提高储能速率和保证储能容量两者之间,选择孔隙率为91%的泡沫石墨作为复合材料骨架应是一最佳值。     

相变储能材料溶胶-凝胶复合法研究

提出一种采用溶胶-凝胶法对相变储能材料进行复合的制备方法.在模拟环境中,重点研究了制备工艺各因素如陈化时间、陈化温度、相变材料用量、分散剂用量和超声波分散时间等对复合相变材料的影响.研究表明:当相变材料加入量为14 g、陈化温度为80℃、陈化时间为4 min、分散剂用量为1.5 g和超声波分散时间为10 min时,制备出的储能复合相变材料具有极好的热性能,达到了储能效果.     

柔性聚乙二醇基相变储能材料的研究进展

固固相变材料(SSPCMs)在低温时放热,高温时吸热,具有储能特性,受到研究者的重点关注。聚乙二醇(PEG)具有焓值高、相变温度随分子量的变化范围广等优点,但其固液相变特性使其应用受限,所以通常将PEG封装后制备SSPCMs。但是封装后由于非热活性骨架的存在而使其储能密度、热导率和柔性均有所下降,目前的研究重点是在确保柔性的前提下提高热导率和储能密度。从掺杂多孔材料、微胶囊化、静电纺丝技术和聚合物交联四个方面对提高PEG的储能密度与柔性的方法进行了论述,并展望了未来的研究方向以及存在的挑战。     

纳米填料对储能式散热器性能影响的数值研究

针对储能式电子器件散热器性能受相变材料较低导热能力限制的问题,采用添加高导热纳米填料的方法提高相变材料的表观导热系数,并对储能式散热器的性能提升潜力进行分析. 在短时大功率加热(热流密度为10 W/cm2)的条件下,对以二十烷为相变材料的储能式散热器在添加碳纳米管填料之后的工作过程(熔化和凝固传热)进行了三维数值模拟. 结果显示,由于相变材料表观导热系数的提高,散热器的性能随碳纳米管添加量的增加而提升,其提升程度与添加量呈近似线性相关| 当加入体积分数为10%的碳纳米管时,散热表面的最大温升相对于无碳纳米管的情形降低了8 ℃,散热器的等效总热阻则降低了14%,说明该方法是提高储能式散热器性能的有效途径．     

石蜡基纳米金属复合相变材料热性能的实验研究

以石蜡为复合相变材料的基体,分别添加氧化铜、二氧化硅和氧化锌的纳米颗粒通过两步法制备多种石蜡基纳米金属复合相变材料。通过改变所添加纳米金属颗粒种类、质量分数和颗粒粒径,对比分析实验模型内复合相变材料蓄放热过程的温度曲线,来探究以上参数对复合相变材料热性能的影响。结果表明,通过添加纳米金属颗粒的方式能够有效提升石蜡的蓄放热性能,添加氧化铜颗粒的效果要优于氧化锌颗粒和二氧化硅颗粒;复合相变材料的导热系数和动力黏度均随颗粒浓度的增加而增大,两者共同决定着复合相变材料的换热过程能否被强化;纳米金属颗粒的粒径越小,越有利于增强对复合相变材料的热性能,添加30 nm粒径纳米颗粒相对于100 nm粒径纳米颗粒蓄热速率能提升26%,放热速率能提升41%。     

相变木塑围护结构热工性能实验与数值模拟

为对相变木塑围护结构的热工性能进行研究,以相变木塑复合构件为基础制成缩尺实验箱,对箱内温度实时监测,采用辐射蓄热、对流放热的方式对相变木塑复合构件的热工性能进行了测试,得出:相变木塑墙体比普通木塑墙体有更理想的室温调节能力,光照的不足对墙体蓄、放热能力影响很大,相变木塑墙体在阴天光照条件下相比于晴天温控能力大大降低.为对相变木塑围护结构的热工性能进行改善,建立相变传热物理模型及数学模型,利用MATLAB软件进行室内温度、相变内墙与室内空气对流换热量、相变内墙表面温度的数值模拟,得出:提高材料导热系数及增大墙体对流换热强度均能改善相变木塑墙体的热工特性,随着导热系数的增加,夜间室内平均温度由15.2℃升至15.7℃,同时对流换热量和内墙温度增加,但增加幅度十分有限,随着对流换热强度的增加,夜间室内平均温度由15.2℃升至16.3℃,同时夜间相变墙体表面对流换热量显著增加,增加幅度明显,所以提高对流换热强度更具热工性能的改善潜力.     

CaCl2·6H2O/EG复合相变材料的制备与性能研究

为了改善六水氯化钙的蓄放热性能,以六水氯化钙为相变材料（PCM）、膨胀石墨（EG）为载体、六水氯化锶为成核剂,采用物理吸附法制备六水氯化钙/膨胀石墨复合相变材料,研究复合相变材料的热物理特性. 采用步冷曲线法,研究复合相变材料的过冷度、蓄/放热性能和热循环稳定性;采用扫描电镜、差示扫描量热法、热流计导热仪,对复合相变材料的显微形貌、相变潜热、相变温度、比热容和导热系数进行测定. 结果表明：在六水氯化钙中添加质量分数为10%的膨胀石墨和质量分数为2%的六水氯化锶,复合相变材料的相变潜热为151.6 J/g,导热系数提升至3.328 W/(m·K),过冷度保持在2 °C以内. 相变材料的导热系数及过冷度得到显著改善.     

翅片管式相变储能换热器蓄放热性能的数值研究

针对目前换热器热量利用率不高、换热效率低的问题,提出一种翅片管式相变储能换热器。建立翅片管式相变储能换热器的二维传热模型,采用ANSYS软件对翅片管外相变材料的熔化和凝固过程进行数值模拟,分析不同翅片参数对相变熔化和凝固时间的影响,得出蓄放热阶段的传热规律。结果表明:在蓄热阶段,相变材料在同一高度优先在靠近换热管管壁处开始相变;在同一垂直面上,自上而下熔化。在放热阶段初期,相变区域对流作用较明显,相界线弯曲程度较大;后期时,对流换热作用逐渐减弱,固液相界线趋于平直。翅片的导热系数、厚度、间距的变化会影响相变材料熔化和凝固的时间,其中翅片间距起主要作用。     

蓄能供热型太阳能集热器结构优化

提出一种蓄能供热型太阳能集热器,将太阳能真空集热管、重力热管蒸发段、热泵蒸发器和相变材料集于一体,可有效克服太阳辐射波动性影响,结构紧凑,集热效率高. 利用FLUENT软件模拟研究蓄能供热型太阳能集热器内相变材料的蓄放热特性. 对比分析集热器内不同结构:重力热管蒸发段和蒸发器管路采用并排布置或三角布置时相变材料的温度场和速度场,结果表明,并排布置方式优于三角布置方式,相变材料完全熔化时间可缩短22.6%,完全熔化时相变材料储存的热量更多. 研究集热器倾斜角度对相变材料蓄热/释热过程的影响,结果表明,蓄热过程倾斜放置比竖直放置时相变材料的完全熔化时间缩短了约28%,而释热过程完全熔化时间不受倾斜角度的影响. 最后研究了相变材料的相变温度和相变潜热对相变过程的影响,结果表明,在能够满足相变材料蓄热所需的相变温度范围内,应选取相变温度较低、相变潜热较大的相变材料.     

寒区相变墙板与电热膜采暖系统的匹配研究

相变储能技术的发展和昼夜电价分时制的实行为电采暖在北方寒区推广应用提供了可行性.数值模拟在初次和稳定蓄放热过程中,相变墙板温度和热流密度随时间变化,研究相变厚度、相变温度和相变半径对相变墙板传热过程的影响规律,并确定出适宜于寒区电热膜采暖系统的相变墙板,使该相变电采暖系统不仅具有热舒适性,而且能将夜间的低价电能储存起来供白天采暖用,降低电采暖系统的运行费,并对电网起到调峰作用,在宏观上具有节能效果.     

风电场站建筑零碳综合用能技术研究

为了解决风电场站内办公类建筑的用能问题,实现建筑用能的零碳排放,以锦州地区某风电项目办公楼为例,设计一种以太阳能、空气能等可再生能源为主的多能互补供能系统,介绍了太阳能光伏组件、太阳能集热器、空气源热泵、相变水箱的选型依据及方法,并为该系统配套了智能耦合控制系统。实践结果表明：采用该系统后,该建筑的年发电量为245 767.8 kW·h,二氧化碳的年减排量为188 946.8 t,日集热效率可达60%,相变储能水箱的蓄放热能力约提高55%,多能互补供能系统的综合能效比控制在1.8左右,太阳能的全年保证率为28%～29%,年费用在12 000元以内,符合我国的“双碳”战略目标。     

蓄冷空调采用相变材料作为蓄冷介质的特性研究

采用高温相变材料作为蓄冷介质的蓄冷空调成为蓄冷系统的研究热点之一。针对一种新型相变材料灌注的蓄冷球,采用ANSYS软件模拟相变材料在球内的融化过程,得到了在不同工况下蓄冷球内相界面随时间的变化以及蓄冷球内温度场随时间的分布特性,为进一步优化蓄冷系统提供了理论依据。     

石墨填充复合相变储能材料导热性能和稳定性能研究

以三水醋酸钠作为储能单元、环氧树脂为载体制得复合相变储能材料,它在熔点温度时表现出很强的稳定性和储能效果.通过向复合相变储能材料中添加导热率高的且具有多孔吸附性的膨胀石墨,可进一步提高导热性能和密封性能.结果表明,当三水醋酸钠质量分数为60％,膨胀石墨为5％时,相变储能材料相变焓为148.5 J/g,导热率为0.891 W/(m℃),且稳定性良好.