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.     

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.     

碳纳米管填料对相变储能式热沉性能的影响

为了评估纳米复合相变材料在相变储能式热管理技术中的应用潜力,采用实验方法研究碳纳米管填料对相变储能式电子器件热沉瞬态性能的影响.选用十六醇为基底相变材料,以多壁碳纳米管为填料制备了不同质量分数（0.3%、1%和3%）的纳米复合相变材料,对复合相变材料的关键热物性进行表征.在短时较高热流密度（高达7.0 W/cm2）加热条件下,比较热沉（分为有翅片和无翅片2种结构）的瞬态性能随纳米复合相变材料中碳纳米管质量分数的变化规律.实验结果表明,在添加了碳纳米管填料之后热沉的性能较采用纯十六醇的工况有所削弱.虽然加入碳纳米管后纳米复合相变材料的导热系数有所提升,但黏度的急剧增加极大地削弱了熔化过程中的自然对流效应,从而抵消了导热强化所带来的性能提升.     

SiO2/棕榈酸材料的制备及其热分析

将二氧化硅(SiO_2)颗粒混入熔融的棕榈酸(Palmitic Acid,PA)中,通过搅拌和超声制备SiO_2/PA复合相变储能材料。利用红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)等分析方法对SiO_2颗粒进行表征。结果表明,文中所涉及二氧化硅的粒径分别为10μm、2μm和15 nm。采用红外光谱仪及差示扫描量热仪(DSC)对SiO_2/PA复合相变储能材料的化学成分、结构和热性能做了表征和测试。经红外光谱分析表明,所得复合物的典型化学键中未发现新键,即复合物中未形成新物质。对复合材料的热分析结果表明,由于SiO_2颗粒的加入,复合物的相变焓有升高的趋势,而其熔点与纯基体材料相比相差不大。     

石蜡基复合相变储能材料的研究进展

石蜡类有机物用做相变储能材料具有相变焓高、相变温度范围广、价格低等优点,但其较低的导热系数限制了吸／放能效率的提升。添加高导热物质合成复合相变材料,用以强化石蜡类有机相变材料传热能力是非常有前景的研究方向。评述了多种石蜡基复合相变材料的合成方法及热学性能,并展望了石蜡基复合相变材料的发展趋势。     

中温相变微胶囊研究现状与进展

总结了中温相变微胶囊的制备及理论研究方法,并对相变微胶囊壁材的实验研究文献进行了总结,同时根据中温相变微胶囊的应用领域对相关文献进行了分类和总结。在相变微胶囊制备中,在外壳材料中添加纳米粒子、使用改性材料或添加交联剂可有效增强相变微胶囊的性能;相变微胶囊的理论研究多针对于相变微胶囊与流体结合、相变微胶囊添加到织物中的特性分析,对余热利用、蓄放热装置应用的理论研究较少;相变微胶囊的外壳材料和囊芯材料种类繁多,其中外壳材料以树脂类材料居多,囊芯材料以石蜡居多;中温相变微胶囊具有很高的蓄热能力,主要应用在可再生能源消纳、余热利用领域。     

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。     

铝泡沫和石墨泡沫强化石蜡相变传热的数值模拟

针对有机相变材料石蜡导热系数低的问题,通过添加多孔介质的方法以强化石蜡相变传热,并运用CFD软件对石蜡相变传热系统进行二维数值模拟.模拟结果表明:铝泡沫和石墨泡沫都能有效提高相变材料传热速率,铝泡沫的强化传热效果明显高于石墨泡沫的传热效果.随着孔隙率减小,多孔介质/石蜡复合材料的有效导热系数增大,传热速率加快,凝固需要的时间缩短.并且,孔隙率越小,经过相同凝固时间,装置内对应点温度越低.     

膨胀石墨/石蜡复合相变蓄热材料的制备及性能研究

以石蜡作为相变蓄热材料的基本材料,利用膨胀石墨的高吸附性和高导热性提高相变材料的传热性能,制备出不同配比的中低温相变蓄热材料,利用DSC测试出各组复合相变蓄热材料的热物性参数.研究结果表明:膨胀石墨含量不宜过多,应该小于5%;添加的膨胀石墨对石蜡相变点和焓变的影响很小.     

膨胀石墨/石蜡复合相变蓄热材料的制备及性能研究

以石蜡作为相变蓄热材料的基本材料,利用膨胀石墨的高吸附性和高导热性提高相变材料的传热性能,制备出不同配比的中低温相变蓄热材料,利用DSC测试出各组复合相变蓄热材料的热物性参数.研究结果表明:膨胀石墨含量不宜过多,应该小于5％;添加的膨胀石墨对石蜡相变点和焓变的影响很小.     

相变储能水箱蓄放热性能多因素模拟分析

目的研究多种影响因素下的相变储能水箱蓄放热性能,优化相变储能水箱设计参数.方法以CFD软件为平台,从4个方面模拟了11组相变储能水箱的蓄放热情况,确定最优的相变储能水箱设计参数.结果模拟结果表明,采用直径30 mm相变封装单元的水箱蓄放热速度比采用40 mm和50 mm相变封装单元的水箱更快.放热阶段应在满足供热需求的前提下选取较小的水箱进水流速.相变材料(PCM)的导热系数提高0.1 W/(m·K),节省了近50%的蓄放热时间.相变封装单元交错排列时相变储能水箱蓄放热效果好于顺序排列.最后选取最优的设计参数进行模拟,模拟结果显示放热时水箱出水被加热2℃以上的时间为1.45 h,占总放热时间的63%.结论笔者分析得出的结果将为实际相变储能水箱的设计提供参考,有利于提高相变储能水箱的蓄放热性能.     

波纹管对纳米复合相变材料蓄放热性能影响的试验研究

以纳米复合材料作为相变蓄热材料,加工制作了相变蓄热装置,并搭建了蓄热器热性能实验台,对传热元件分别为光管和波纹管的蓄热容器进行了相变蓄热实验,测量了相变材料的温度并通过数据采集仪进行数据采集,整理绘制了在不同条件下的温度时间曲线并进行了分析讨论。结果表明波纹管能够加快热媒体在波纹管中的流动,缩短蓄热所需时间,并且提高放热速率。     

纳米颗粒增强聚合物基复合材料的性能研究

以聚苯乙烯为基体,纳米二氧化硅颗粒为填料构建界面双层结构模型与聚苯乙烯基纳米复合材料结构模型。对二氧化硅表面使用硅烷偶联剂与碳链进行改性修饰,探究界面影响材料性能的机理与不同改性程度纳米颗粒增强聚苯乙烯的作用机理,观察计算聚合物基纳米复合材料之间的相互作用与相容性。通过改变纳米二氧化硅颗粒的粒径和质量分数,来计算不同复合材料的相容性、介电性能和力学性能。试验中以聚苯乙烯为基体树脂,纳米颗粒为填料,构建了聚合物复合片材。通过控制填料含量与颗粒表面改性,观察并分析了复合材料片的介电常数。加入纳米颗粒,复合材料片的介电常数增加;增大颗粒尺寸或改性无机颗粒表面,会削减介电常数的增加。     

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。     

基于LBM研究骨架对相变材料融化蓄热的影响

相变储能材料的导热系数低已成为限制其应用的主要问题,在相变材料中添加高导热的固体骨架是解决这一问题行之有效的方法。文章采用三周期极小曲面方法生成固体骨架及描述糊状区的两区域模型,基于格子玻尔兹曼方法(LBM),从孔隙尺度分析了相变材料内填充高导热系数的固体骨架固液相变融化蓄热的变化规律。结果表明:生成的骨架能有效地预测复合相变材料的融化蓄热过程;相变材料的融化蓄热速率与其自然对流强度和有效导热系数有关,对于纯相变材料的融化过程,无量纲参数瑞利数越大自然对流越强,其融化速率越快;当骨架和相变材料导热系数比为10、50、100条件下,融化时间分别缩短了12%、28%、31%;多孔介质骨架孔隙率越低,复合相变材料的有效导热系数就越高,其融化蓄热速率也越高。     

一体化太阳能热泵热水器运行特性的实验研究

介绍并研究了一种新型集热／蓄能／蒸发一体化太阳能热泵热水器系统（SHPWHICSE）．该装置将真空管集热器、蓄能容器和蒸发器集于一体,通过相变潜热吸收并储存大量太阳能．根据相变材料（石蜡）在吸、放热过程中温度的变化计算蓄热量,确定相变材料中储存的热量能够满足系统热负荷．定义了一体化太阳能热泵系统的得热效率,并和直膨式太...     

三水合醋酸钠体系蓄放热性能的实验研究

报道了三水合醋酸钠体系蓄放热性能的实验研究。以不同量的九水合硅酸钠为成核剂,并加入不同的抗沉淀剂,克服蓄热材料的过冷和相分离现象。通过对成核剂和抗沉淀剂的筛选,在60℃左右的工作温度下,蓄放热性能稳定。DSC测定该体系的相变热为197.1J/g。     

不同乳化转速对聚脲微胶囊热性能的影响

通过界面聚合法,以二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)与二乙烯三胺反应合成了聚脲包覆十六醇的相变材料微胶囊,并研究了不同乳化转速条件对制备的聚脲微胶囊的储热性能及基础热性能的影响。扫描电子显微镜和红外光谱测试结果说明成功制备出了聚脲微胶囊。差示扫描量热仪、热重分析仪和蓄放热性能测试表明,随着乳化转速(1 500,1 800和2 000 r·min^-1)的提高,制备出的聚脲相变微胶囊的储热和耐热性能得到明显改善,蓄放热性能也大大提高。小室法模拟测试泡沫温度调节能力实验证明,加入聚脲微胶囊的硬质聚氨酯泡沫的温度调节能力大大提高。     

金属纳米颗粒对甲烷水合物分解过程的影响

天然气水合物形成的冰堵是造成管道堵塞的重要原因，金属纳米颗粒的添加可以增强水合物分解过程的传热传质，加速水合物分解。为分析金属纳米颗粒对甲烷水合物分解过程的影响，采用分子动力学方法模拟了纯水体系和金属纳米颗粒体系中甲烷水合物的分解。结果表明，甲烷水合物的分解是逐层进行的，分解速度随温度升高而升高；金属纳米颗粒体系下，水分子和甲烷分子扩散系数均高于纯水体系，粒径为1.0 nm的体系中水分子和甲烷分子的扩散系数大于粒径为1.5 nm体系。可见金属纳米颗粒有利于促进水合物分解，而且相比于金属颗粒的种类，粒径大小对水合物结构影响更大。