石蜡储能颗粒粒度分布与相变储能复合石膏板导热系数的关系研究

以石蜡作为储能介质,不同粒径分布的轻质多孔陶粒作为吸附基体,通过包封制备定形相变储能颗粒,并以石膏为基体材料,制备了相变储能复合石膏板.采用数码相机及图像处理软件和导热系数测试仪分别测试储能颗粒的粒度分布和复合石膏板的导热系数;运用灰色关联原理分析计算储能颗粒的粒度分布与复合石膏板导热系数的灰色关联度,分析了储能颗粒各粒度级配与相变储能材料的导热系数的关系.结果表明,当温度在石蜡相变温度附近时,粒级为2～3 mm的粒子对储能复合石膏板导热系数有显著的增大作用;当温度远高于相变温度时,粒级为4～5mm的粒子对储能复合石膏板导热系数有较强的减小作用.     

使用泡沫铜增强相变材料换热性能的实验研究

针对有机相变材料(PCM)导热系数较低的缺点,通过实验研究了添加通孔泡沫铜金属材料增强相变材料导热系数的方法。选择脂肪酸二元低共熔混合物相变材料作为蓄热介质,通过对其进行DSC测试分析,得到其相变温度和相变潜热。对壳管式潜热蓄热系统填充介质为纯PCM与PCM/泡沫铜复合相变材料两种工况下的熔化过程进行对比实验研究。实验数据表明,与纯PCM蓄热系统相比,添加泡沫铜的蓄热系统换热性能得到增强,整个蓄热器内PCM达到相变温度的时间仅为纯PCM系统的22.5%。     

相变建筑节能材料的制备及性能研究

利用石蜡、膨胀珍珠岩、VAE乳液制备出复合相变材料,将其掺加到石膏中制备相变建筑节能材料,并利用差示扫描量热分析(DSC)、导热系数测定仪等手段研究其性能。结果表明:复合相变材料的相变温度、相变焓较石蜡试样变化不大。相变建筑节能材料较石膏试样结构致密度下降,但导热系数有所降低,且随着复合相变材料掺加量的增大,导热系数降低幅度增大。     

石蜡相变控温混凝土热性能研究

提出了相变控温材料机敏控制大体积混凝土温度裂缝的技术途径,测试了石蜡相变控温混凝土的控温效果及石蜡相变控温砂浆的导热系数,利用差示扫描量热仪研究了石蜡相变控温砂浆的热性能.结果表明:石蜡相变控温混凝土控温效果明显,可降低大体积混凝土内部升温速率和降温速率;石蜡掺入砂浆后,相变控温砂浆与石蜡相比导热性能明显提高,与普通砂浆相比导热系数略有降低;石蜡掺入砂浆后对相变潜热和相变控温范围无明显影响.     

石蜡/橡胶粉复合相变保温砂浆的制备与研究

将石蜡/橡胶粉复合相变材料掺入水泥砂浆中制备新型相变保温节能砂浆,探讨了相变砂浆的制备以及相变潜热、相变温度、渗漏性、导热系数等热力学参数。结果表明:复合相变材料中当石蜡的质量为40%时无渗漏现象;复合相变保温材料的相变起始温度为57.807℃,峰值温度为66.797℃,终止温度为73.007℃,整个过程的相变潜热较高,为57.534 J/g;相变砂浆的导热系数为0.35~0.88 W/(m·K)。     

含不同结构金属骨架石蜡相变传热数值模拟

分别将2种三维金属骨架(面中心法金属骨架,圆柱交叉金属骨架)加入纯相变材料(石蜡)制备复合相变材料1,2。采用数值模拟方法,模拟相变传热过程,分析加热过程纯相变材料,复合相变材料的温度变化,液相率变化,速度场分布。容纳石蜡的方腔长×宽×高为5 cm×2 cm×5 cm,方腔左壁面为加热面,温度为65℃,其他壁面绝热。纯相变材料,复合相变材料的初始温度均为25℃。相同加热时间,复合相变材料的平均温度明显高于纯相变材料。对于纯相变材料,热量向方腔右侧壁面传递缓慢,加入金属骨架可加速热量向方腔右侧壁面传递。相同加热时间,复合相变材料的液相率明显高于纯相变材料。在加热初期,复合相变材料1液相率更高,添加面中心法金属骨架更有利于加速相变蓄热。纯相变材料内部传热由导热和自然对流传热共同作用形成。复合相变材料内部的传热也是由导热与自然对流传热共同作用形成。相同加热时间,复合相变材料1的液相区域要大于复合相变材料2,且相变更加均匀。对于纯相变材料,熔化过程中,石蜡的流动主要集中在加热面附近及左上角,角化现象明显。对于复合相变材料,在接近完全熔化及完全熔化状态,固态石蜡基本熔化完成,方腔内液态石蜡温度基本趋于一致,自然对流强度减弱,复合相变材料1,2内石蜡的流动并不明显。与复合相变材料2相比,复合相变材料1的速度场分布更加均匀。面中心法金属骨架的综合性能更优,适合作为相变材料的强化传热金属骨架。     

不同结构金属翅片对石蜡相变传热的影响

分别将两种金属翅片(翅片1、翅片2)加入纯相变材料(石蜡),制备复合相变材料1、复合相变材料2。容纳石蜡的方腔长×宽×高为20 mm×10 mm×20 mm,翅片1的长×宽×高为15 mm×10 mm×1 mm,翅片2是在翅片1的基础上增加6个直径为3 mm通孔,金属翅片设置在方腔内部,垂直于左壁面平行布置。石蜡的初始温度为298.15 K,相变开始之前石蜡为固态。方腔左壁面为加热面,温度恒定为338.15 K,其余各面为绝热面。采用有限元软件COMSOL Multiphysics模拟方腔内石蜡的相变过程,分析加热过程中纯相变材料、复合相变材料的液相率分布、液相率随时间变化、速度场分布。纯相变材料内,在导热和对流换热的共同作用下,石蜡从左上角开始熔化直至右下角石蜡完全熔化。方腔内金属翅片的加入可改善熔化过程的均匀性,缩短了熔化时间。纯相变材料、复合相变材料1、复合相变材料2石蜡完全熔化时间分别为302、106、90 s,复合相变材料1、2比纯相变材料完全熔化时间缩短了约64%、70%,复合相变材料2比复合相变材料1完全熔化时间缩短了约15%。在石蜡熔化初期,主要以导热为主,复合相变材料...     

多孔铝介质-石蜡复合蓄能炕的热性能对比研究

针对北方农村寒冷的冬季环境,在以石蜡为蓄热材料的相变蓄能炕基础上,设计了多孔铝介质-石蜡复合相变蓄能炕。通过对纯石蜡蓄能炕、蜂窝铝板-石蜡复合蓄能炕、泡沫铝-石蜡复合蓄能炕三种相变蓄能炕的热性能对比,得出泡沫铝-石蜡复合蓄能炕更加满足人体的舒适性要求。结果显示:泡沫铝-石蜡复合蓄能炕在睡眠阶段炕面平均温度可达33. 35℃,比纯石蜡蓄能炕高3. 27℃,比蜂窝铝板-石蜡复合蓄能炕高1. 8℃;升温速度比纯石蜡蓄能炕加快了16. 5%,升温效果显著;降温速度比纯石蜡蓄能炕减缓了5%,比蜂窝铝板-石蜡复合蓄能炕减缓了26. 5%,改善了石蜡导热系数小、热阻大的缺点,减缓了热量损失的速度;睡眠阶段的平均温度变化率仅为0. 5%,保持在热稳定状态。     

相变膨胀石墨制备保温砂浆的试验研究

以石蜡/膨胀石墨复合相变材料为功能组分,制备出具有蓄热调温功能的保温砂浆。利用SEM分析了复合相变材料的微观形貌,测试了相变保温砂浆的抗压强度、软化系数、导热系数和调温蓄热等技术性能。结果表明,随着相变膨胀石墨掺量的提高,砂浆28d抗压强度逐渐降低,软化系数则先增加后降低;热导率较高的膨胀石墨提高了石蜡的热交换效率,使保温砂浆具有较好的调温蓄热能力。     

被动式围护结构相变板材的制备及性能研究

以膨胀蛭石为支撑材料,石蜡为相变材料,采用真空吸附法制备复合相变颗粒,然后通过压模法制备被动式围护结构相变板材。对复合相变颗粒进行了差示扫描量热仪(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)、长周期热循环性测试,并对相变板材的导热系数及其蓄热性能进行测试。结果表明:石蜡在膨胀蛭石多孔结构中被充分吸收,制备的复合相变颗粒具有良好的热稳定性;复合相变颗粒的熔化和冷冻潜热值分别为69.81 J/g和68.36 J/g,熔化和冷冻温度分别为19.80℃和29.74℃;相变板材在温度变化过程中具有明显的延迟现象,在调节温度方面有良好的应用前景。     

相变储能石膏板导热系数2种测试方法的研究

相变储能石膏板导热系数的测试多采用单一的非稳态测试方法,为更好表征相变储能石膏板导热系数的变化规律,分别采用稳态测试方法（防护热板法）和非稳态测试方法研究了相同配合比相变储能石膏板的导热系数.分析比较发现：随着相变材料掺量的增大,石膏基相变储能构件的导热系数降低;2种测试方法均能反映相变储能石膏板导热系数的变化规律,初始温度在相变温度区间时,试件的导热系数值最大;非稳态测试得到的导热系数值较大.     

低熔点石蜡微胶囊保温砂浆的热性能

以低熔点石蜡微胶囊为相变材料,制备石蜡微胶囊保温砂浆.测试了保温砂浆的热焓、相变温度、导热系数和相变蓄热性能.结果表明:石蜡微胶囊保温砂浆具有良好的蓄热、调温功能和较长的热循环寿命,砂浆体系的相变温度为33℃,相变潜热13.42 J/g;随着偶联剂和粘结剂掺量的增加,保温砂浆的导热系数呈下降趋势;随着石蜡微胶囊掺量增加,保温砂浆的导热系数先减后增;与空白试件相比较,相变蓄热砂浆的升降温速率明显要滞后,呈现出较好的蓄热、调温性能.     

脂肪酸/无机纳米颗粒基定形相变材料的制备与热性能

以工业水玻璃为纳米SiO2前驱物,以癸酸(CA)和月桂酸(LA)二元低共熔酸为相变芯材,在表面活性剂的参与下,采用溶胶-凝胶法一步制备出纳米级复合定形相变蓄热材料.利用透射电子显微镜,扫描电子显微镜,傅里叶红外光谱仪,方差扫描量热法和热重分析等测试技术对此定形相变蓄热材料的结构和性能进行分析,并采用瞬态热线法测量了其导热系数.结果表明:相变芯材在吸热熔化后不会产生流动和渗漏;复合相变材料中脂肪酸含量(质量分数)为46％,具有良好的相变蓄热性能(相变温度19.57℃,相变潜热71.28 J/g)和热稳定性;复合相变材料导热系数为0.178 W/(m·K),可作为一种良好的隔热、保温建筑材料.     

聚乙烯/石蜡复合相变材料的制备与性能研究

为有效解决石蜡基相变材料发生相变后的泄漏损失问题,通过高分子载体化技术,将石蜡基相变材料与高密度聚乙烯按比例熔融共混,加入一定量的吸附填料硅藻土和导热填料氧化铝,制备了高密度聚乙烯/石蜡复合相变材料。研究了石蜡相变材料的用量对复合材料性能的影响。结果表明:当石蜡基相变材料的加入量增多时,复合材料力学性能变化不大,质量损失率随相变材料加入量的增加而略有增加,复合材料的质量稳定性较好。当石蜡基相变材料的加入量为聚乙烯的30%时,氧化铝、硅藻土的加入量均为10%时综合性能较好。加入导热填料氧化铝,提高了复合相变材料的导热系数,有效解决了复合相变材料导热能力差的问题;无机填料硅藻土的加入,可以吸附大量的相变石蜡,协同高密度聚乙烯的载体作用,有效解决了复合相变材料发生相变时的泄露问题,提高了相变稳定性。     

碳纳米管/石蜡复合相变材料的制备及对水泥净浆性能影响研究

以碳纳米管和石蜡为主要原料制备复合相变材料,将复合相变材料掺入水泥净浆中,研究其对水泥浆物理力学性能和调温性能的影响。结果表明,碳纳米管的加入使石蜡的导热系数和完全失重时的温度升高,相变温度和相变潜热降低,当碳纳米管直径为20~30 nm,掺量为6%时,复合相变材料具有良好的热性能。复合相变材料的掺入使水泥浆的调温性能得到明显改善,且掺量越多,升温曲线和降温曲线越平缓,对调温性能的改善效果越显著;掺入复合相变材料会降低水泥的力学性能,当掺量超过8%时,力学性能会出现较大程度的衰减。     

新型相变储能建筑材料的制备试验研究

通过实验得出了石蜡复合体系的相变温度、相变潜热值;对比了陶粒、高性能吸附剂对石蜡的吸附能力;测试了掺入相变储能骨料的水泥试件的强度、导热性能。结果表明：经过比较,低熔点的52号石蜡与27号液体石蜡的复合体系的相变温度低．热焓值更大;高性能吸附剂对石蜡的吸附性比陶粒更好;掺入适量的相变储能骨料对水泥试件的导热性没有很大影响,但在一定程度上会降低试件的强度。     

热线法测量相变构件导热系数的适用性研究

采用热线法测试了相变构件在不同环境温度及加热电压条件下的导热系数,结合MATLAB数值模拟计算了常物性材料和变物性材料在多种工况下导热系数的误差率。结果表明:普通材料以及相变材料在非相变区间的导热系数测量值与环境温度、加热电压无关,而相变材料在相变区间内导热系数测量值随环境温度的变化显现出较大差异。同一环境温度、不同加热电压时,相变构件在相变区间内的导热系数测量值不同,这与在非相变区间的导热系数规律不一致。数值模拟结果表明,常物性材料导热系数的误差率随工况的变化较小,其最大值为3.3%,变物性材料的导热系数误差率随工况的变化较大,最大可达80%。     

纳米石墨改性二元石蜡/陶粒复合相变材料制备与热性能研究

工业级高潜热相变石蜡存在高熔点、低导热和易泄漏的问题。为此本文采用熔融共混法和真空吸附法制成熔点为25～50℃的新型二元石蜡/陶粒复合相变材料,并对其进行了纳米石墨的改性研究,采用温度记录仪、DSC、XRD、SEM等手段对相变材料的热物性和微观结构进行测试分析。结果表明：当固体石蜡质量分数为50%,二元石蜡有最低相变温度25.5℃,相变潜热为97.66 J/g,是1种良好的低成本相变储能材料。掺入1%的纳米石墨时,样品的导热性增强,储放热速率加快。当改性二元石蜡与陶粒质量比为3∶7时复合相变材料表现出良好的热稳定性。苯丙乳液+氮化铝对复合相变材料进行二次封装,有效的减少其泄漏,经历了(-10)～60℃500次加热/冷却循环后,样品仍具有良好的传热储热性能,表明纳米石墨改性二元石蜡/陶粒定型效果较好,减少能源消耗,运用到日光温室与建筑领域有很大的意义。     

石蜡/膨胀珍珠岩基相变储能砂浆调温性能的研究

研究了石蜡/膨胀珍珠岩基相变水泥砂浆板的力学性能及导热系数,测定了不同制备方式的石蜡/膨胀珍珠岩基相变水泥砂浆板对房屋模型室温的调控性能。结果表明:相对于普通水泥砂浆,石蜡/膨胀珍珠岩基相变水泥砂浆具有良好的调温性能,可以有效降低室内的温度波动和减小最大温度值,达到建筑节能的目的。插层法的调温性能优于混掺法,且相变材料掺量越大,调温效果越明显。     

对太阳能空调的储/输冷系统中相变材料的热物性测试和系统优化研究

采用瞬态热线源测量技术对相变温度为18℃的微胶囊相变材料悬浮液(MEPCMs)以及相变材料悬浮液(PCMs)的导热系数进行了测试,分析了温度和浓度对二者导热性能的影响,并且对2种相变材料进行DSC分析得到2种材料相变潜热。结果表明,这2种相变材料的导热系数随温度升高呈现先增大后降低的趋势,并且随浓度的降低而增大。将2种材料的热物性能进行了比较,可以得到微胶囊化后的相变材料具有更好的热物性能,能够提高太阳能空调系统的运行效率以及稳定性。