不同盐水比对三水醋酸钠混合体系稳定过冷影响的研究

相变材料的过冷在蓄热方面一直被认为是一大缺点,但是使材料处于长期、稳定的过冷状态,可以使季节性储热成为可能。为了保持稳定高效的内能,保持储热材料过冷的稳定是一个重要的前提。采用三水醋酸钠作为储热介质,加入不同比例的去离子水形成盐水质量比不同的混合体系,研究其在不同冷却速度和冷却温度条件下溶液过冷的稳定情况及多次循环后的过冷度。结果表明,冷却速度越快、冷却温度越低,溶液的过冷稳定性越差;溶液中含水比例越高,其过冷的稳定性越好但相变温度越低。经过100次循环后,在-20℃的冷却环境中,混合体系过冷度降低约10℃,在0℃以上依旧保持稳定过冷。差示扫描量热分析表明,盐水质量比为3∶3的三水醋酸钠混合体系的平均相变潜热值最高,为291.6kJ/kg。与商用热袋相比,盐水质量比为3∶3的三水醋酸钠混合体系具有更高潜热值和相变温度并有更好的过冷稳定性,具有较大应用潜力。     

三水醋酸钠的过冷机理与实验研究

为了解决相变蓄热材料三水醋酸钠的过冷问题,对无机水合盐的过冷机理进行了分析,以三种不同配方的试验样品在相同的实验条件下进行对比实验,从样品的实验照片和记录的步冷温度曲线两方面分析了其凝固过程.实验结果表明,质量百分比为5%的成核剂十二水磷酸氢二钠能一定程度上抑制无机水合盐三水醋酸钠的过冷度,但其过冷度仍然较大;使用质量百分比5%的十二水磷酸氢二钠和质量百分比3%的增稠剂明胶做添加剂后,三水醋酸钠的过冷性能得到明显改善.     

基于跨季节储热的相变材料的制备及研究

制备了4组不同浓度的醋酸钠水溶液。将纯三水醋酸钠分别在70℃、75℃、80℃、85℃不同加热温度中熔化后进行冷却,来研究加热温度对过冷度的影响。4组样品在85℃水槽中熔化后分别在10℃和0℃低温槽中冷却,手动播种三水醋酸钠晶粒触发结晶放热,来研究醋酸钠水溶液的稳定过冷和放热性能;并通过DSC测试醋酸钠水溶液的相变温度和潜热值。结果发现,过冷度随着加热温度的升高而增大,加热温度超过80℃时,三水醋酸钠可以实现稳定过冷。醋酸钠水溶液的相变温度与潜热值随着浓度的降低而降低,且过冷液体随浓度的降低过冷状态越稳定。其中60%浓度的醋酸钠水溶液相变温度为58.4℃,潜热值最大,达到265.4kJ/kg,无相分离,适合作为跨季节储热的相变材料。     

成核剂对八水氢氧化钡相变材料过冷度的影响

八水氢氧化钡在相变过程中存在严重的相分离和过冷现象。采用步冷曲线法研究分析在冷水冷却封闭体系和室温冷却开放体系两种工况下石英、十二水磷酸氢二钠、硼砂和二水氯化钙4种成核剂对八水氢氧化钡相变材料的成核效果。实验表明:石英和十二水磷酸氢二钠随着添加量的增加,八水氢氧化钡的过冷度有增大的趋势。质量分数为3%或5%的硼砂和二水氯化钙在室温冷却开放体系工况下能够抑制八水氢氧化钡的过冷度,同时附加1%的明胶作为防相分层剂使用,八水氢氧化钡的过冷性能得到进一步改善,过冷度可降低至1℃以下,并且还可以有效地防止相分层。     

纳米二氧化钛-赤藻糖醇储能体系实验研究

针对移动供热的温度范围,相变温度为119℃的赤藻糖醇具有很大的应用潜力,但其存在导热系数低、放热不稳定、容易过冷等不足。本文通过添加纳米材料作为成核剂改善赤藻糖醇性能,制备了不同纳米材料的相变复合材料。对样品的融化-凝固进行观察记录,绘制时间温度曲线并对纳米氧化钛在质量分数不同的情况下进行体积膨胀率和密度、过冷度、相变潜热、导热系数测定,测试表明,相对于纯赤藻糖醇,添加纳米级物质作为成核剂可以减小相变材料的过冷度,并且在一定程度上可以提高相变材料的导热系数;纳米二氧化钛对样本的密度数值上有0.02~0.08 g/cm~3的波动,膨胀率呈减小的趋势;添加0.1%的纳米二氧化钛-赤藻糖醇过冷度下降37.91%,潜热值下降2.25%,固态导热系数增大3.67倍。     

Fe-B合金非平衡凝固过程的DSC研究

采用DSC技术研究了Fe-B合金冷却速率及试样纯度对其非平衡凝固过程的影响,得到了不同实验条件下过冷度和转变分数的演化结果,并从经典形核理论、非等温结晶动力学等方面进行了分析和讨论.实验结果表明,随冷却速率的增加,过冷度逐渐增大,最大可达409K;在同一冷却速率下,熔体的过冷度随试样纯度的提高也显著增大,并逐渐趋向于一定值.此外,整个非平衡凝固转变时间随过冷度的增大而不断缩短.     

冷速与凝固路径对Al-Cu-Si合金相变储热性能的影响

铝基储能材料具有相变温度低、储热密度大、吸放热过程过冷度小、性能稳定等优点。本工作选取七种三元Al-Cu-Si合金为研究对象,通过微观组织分析、DSC测试、热力学计算等,研究了冷却速率、凝固路径、硬度等对合金相变储热性能的影响。结果表明:Al-Cu-Si三元合金的相变储热能力随共晶相含量增加而提升,并且与共晶相种类有关。三元共晶(α+β+θ)的相变储热能力优于二元共晶(α+θ)与(α+β),二元共晶(α+β)的相变储热能力优于(α+θ)与初生相α。当冷却速率相差约100倍时,冷速变化可引起相变储热的显著变化,且石墨型样品的相变储热能力普遍好于砂型与保温型样品。Al-Cu-Si共晶成分的凝固试样相变储热能力随冷速减小而下降,石墨型、砂型和保温型样品的相变储热值分别为302.5 J/g、294.5 J/g、287.8 J/g,且相变温度范围较窄,约为10℃。     

有机-无机混合相变材料的热物性研究

目的获得有效改善过冷,同时保持较高潜热、性能稳定的混合相变储能材料。方法分别制备不同质量比的硬脂酸/Mg(NO_3)_2·6H_2O、硬脂酸/Na_2HPO_4·12H_2O的混合材料,使用高低温交变箱测试长期循环性能,用温度记录仪测其步冷曲线,得到相变温度和过冷度,再使用参比温度曲线法对相变材料循环前后的相变潜热进行测试比较。结果硬脂酸/Na_2HPO_4·12H_2O混合材料的过冷度降低至3℃左右,经300次融化/凝固循环后过冷度维持恒定,潜热衰减率在20%以内。结论采用结构相似的2种混合相变材料均可改善无机水合盐的过冷度。硬脂酸与Mg(NO_3)_2·6H_2O相容性不佳,相变潜热的衰减加剧,循环稳定性变差,而硬脂酸与Na_2HPO_4·12H_2O的相容性良好,性能表现稳定,是一种良好的储能材料。     

混合水合盐作为储热相变材料的热物性能研究

目的研究不同质量比的Mg Cl2·6H2O和Mg(NO3)2·6H2O的混合水合盐作为储热相变材料的热物性能。方法制备不同混合质量比的Mg Cl2·6H2O和Mg(NO3)2·6H2O,用温度记录仪测其步冷曲线,得到相变温度和过冷度,再用高低温交变箱测试长期循环性能,最后用DSC对相变材料循环前后的相变潜热进行测试比较。结果质量比为5∶5的Mg Cl2·6H2O和Mg(NO3)2·6H2O的混合水合盐相变材料表现出良好的热物性,具有相变温度适合、过冷度小、相变潜热大和长期循环性能稳定等特点,可以作为潜在的储热相变材料。     

金属相变储能与技术的研究与发展

相变储能是有效的储热方式.其中,金属相变储热因吸放热过程中,储能密度大,过冷度小,导热率高,反复相变后长期性能稳定,过程易控制,因而在高温储热方面具有广泛的用途.从金属相变储热材料、传热分析、金属相变材料与容器材料的相容性和应用4个方面,回顾了金属固液相变储热的发展.     

Role of PCM based nanofluids for energy efficient cool thermal storage system

This present study presents the solidification behavior of water based nanofluid phase change material encapsulated in a spherical container. The nanofluid phase change material (NFPCM) was prepared by dispersing the multi wall carbon nanotubes (MWCNT) with volume fractions of 0.15%, 0.3%, 0.45%, and 0.6% in de-ionized (DI) water as the base phase change material. The solidification experiments were conducted with DI water and the NFPCM and maximum reductions of 14% and 20.1% were observed in the solidification time with the NFPCMs at surrounding bath temperature of −9 °C and −12 °C respectively. The presence of MWCNT also acted as nucleating agent that caused appreciable reduction in the subcooling. The enhanced thermal transport properties of the NFPCM are very useful to operate the cool thermal energy storage (CTES) system at higher operating temperature of the secondary refrigerant. It is predicted that there is a possible energy saving potential of approximately 6–9% in the CTES using the NFPCMs.     

Ice formation process by cooling water–oil emulsion with stirring in a vessel

An emulsion, which was a mixture of silanol-aqueous solution and silicone oil, was investigated as a heat storage material for a dynamic type ice storage system. The emulsion was poured into a vessel, which was immersed into a constant temperature bath at a low temperature, and frozen with stirring. Using stainless steel vessels coated with PFA resin and PTFE vessels with different thickness, the experiments were carried out under various conditions of temperature. Measuring the temperature history in the vessel, overall heat transfer coefficients before the start of freezing and during the ice formation were obtained. The effects of the material of the cooling surface and the thermal resistance of the wall on the ice formation process were clarified. If the heat flux of the wall was less than a critical value, slurry ice was formed without adhesion to the cooling surface. The results obtained under the same condition of the thermal resistance proved that it was effective against ice adhesion to coat PFA resin inside the vessel. It was found by the experiments in which the PTFE vessels were used that the critical value of the heat flux was nearly constant regardless of the thermal resistance.     

多角度肋片强化相变材料换热仿真分析

目的 针对太阳能热利用领域中相变材料的封装结构提出圆柱体相变蓄热棒,并设计多角度肋片以加快相变材料融化速率。方法 采用CFD仿真技术,分析不同形状肋片对蓄热棒中相变材料融化特性的影响,计算各模型相变材料的融化时间、温度响应速率和平均传热系数。结果 在800 W/m²的热流边界条件下,无肋片蓄热棒的相变材料完全融化需要2 813 s,设计的12组肋片中Tra–45模型性能最优,相变材料的融化时间比无肋片对照组的缩短了5.4%;Tra–45模型中相变材料温度分布集中,且最高温度上升了6 ℃,Tra–45模型的温度响应速率较对照组的提升了5%;Tra–45模型的平均换热系数达到9.97 W/(m².K),较对照组的提升了2.8%。结论 蓄热棒内增加梯形45°肋片后,相变材料融化速率加快,蓄热棒内温度分布均匀。同时,相变材料的温度响应速率提高,平均换热系数显著增加,可满足频繁充放热的需求。     

Experimental and Numerical Investigations of Heat and Mass Transport in Laser-Induced Modification of Ceramic Surfaces

A laser supported process has been developed to modify the electrical and thermal properties of ceramic substrates locally. This process is characterized by a strong thermal interaction between the laser beam and the ceramic surface which leads to localized melting. During the dynamic melting process, an additional metallic material is introduced. After the solidification, a metal-ceramic composite has been generated with different physical properties compared to the non-modified ceramic. The heat and mass transfer during this dynamic melting and solidification process has been studied experimentally and also numerically in order to identify the dominating process parameters.     

蓄冷空调新型相变蓄能材料热性能研究

通过实验分析了空调蓄冷材料的凝固点、融点、融解热和相变过程中的热稳定性等热学性能。在热分析中 ,用示差扫描量热仪 (DSC)来测定蓄冷材料的融解热 ,温度传感器用来测定蓄冷材料的凝固点和融解点。通过热分析寻找到了一种新型蓄冷材料 ,其测试结果表明 :该蓄冷材料是蓄冷空调系统中一种高效的蓄冷材料     

基于太阳能供热的石墨烯/石蜡复合相变材料蓄放热特性实验研究

由于太阳能间歇性和不稳定性的缺点,给其在供热方面的应用带来了局限,采用相变储能法可改善太阳能供热应用的缺点。对此以石蜡为基液,向其中添加石墨烯通过"两步法"制备出石墨烯质量分数分别为0.1%、0.3%和0.5%的复合相变材料,搭建复合相变材料蓄放热实验台并记录数据。结果表明:在相同的实验条件下,石墨烯/石蜡复合相变材料随着石墨烯质量分数的增加,熔化速率也随之增加,在添加量为0.5%时增加了14.15%;凝固速率也随石墨烯质量分数的增加而增加,但效果不如熔化速率明显;复合相变材料在圆管外的蓄放热过程中,位于圆管底部的材料熔化与凝固效果均不理想。     

高压条件下材料制备的研究与应用

综述了高压条件材料制备的研究现状与应用，通过分析高压条件对材料熔化温度、晶核半径、熔体粘度和扩散系数的影响，阐述了高压条件下合金凝固的特点，最后展望了材料高压制备的发展趋势。     

微胶囊相变蓄冷材料的制备及其性能研究

阐述了微胶囊相变蓄冷材料的制备方法及其性能。采用复合凝聚法制备了微胶囊相变蓄冷材料。用明胶和阿拉伯胶作囊材、十四烷作芯材,使用示差扫描量热仪(DSC)来测定蓄冷材料的熔化温度、熔化潜热、凝固温度、凝固潜热,用热重分析仪(TG)测定其热稳定性,并用扫描电镜(SEM)观测了材料的微相结构。测试结果表明,该相变蓄冷材料具有较高的相变潜热和较好的热稳定性,可用作空调的蓄冷材料。     

粉煤灰-硅藻土复合相变储能材料制备及导热强化

固废资源化利用是实现节能减排的重要途径,以月桂酸为相变工作介质,以粉煤灰-硅藻土二元载体为封装材料,碳纳米管为导热剂,采用直接熔融共混法制备出月桂酸/粉煤灰-硅藻土/碳纳米管复合相变储能材料。采用热扩散渗透测试、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)、无纸记录仪等分别考察了定形复合相变储能材料的承载性能、微观结构和热物性。结果表明:粉煤灰-硅藻土二元载体可有效防止月桂酸的泄漏,当二元载体中月桂酸的质量分数为28%时可制得无泄漏复合相变储能材料,且原样粉煤灰利用率为55%;FTIR结果表明复合材料中各组分之间相容性好;DSC测得其熔化相变温度为45.79℃,相变潜热为51.06 J/g;TGA分析显示月桂酸/粉煤灰-硅藻土/碳纳米管热稳定性较好;储/放热性能曲线显示加入质量分数为5%的碳纳米管时,复合相变储能材料的熔化与凝固时间分别减少60%和62.5%,传热效率得到显著改善。     

相变蓄热系统放热过程性能实验研究

本文通过对热泵空调系统的相变蓄热冷凝热回收装置进行放热实验,分别测试了不同冷水进水温度和不同水流量下蓄热箱中石蜡及蓄热箱热水出口温度的变化情况。实验结果表明:水流量对石蜡凝固过程的影响较小,提高水流量或者冷水温度可以在一定程度上缩短获取热水时间,但会相应增加能耗;石蜡初始温度提高,石蜡释放显热的速率加快,可以缩短获取热水时间;提高系统的蓄热效率对冷凝热的回收和利用有较大意义。