相变储能材料CaCl2·6H2O相变温度调节的实验研究

对添加了少量Ba(OH)2和SrCl2·6H2O稳定剂的相变储能材料CaCl2·6H2O相变温度调节进行了实验研究.研究结果表明:相变储能材料CaCl2·6H2O通过添加过量水的方法能够实现其相变温度的调节,添加过量水的合适范围为0～10％(质量分数),其相变温度调节的合适范围则24.16～28.54℃之间.基于实验结果理论回归得到的相变储能材料CaCl2·6H2O相变温度与添加过量水的关系式,在使用相变储能材料CaCl2·6H2O时,能够对添加不同数量过量水的相变储能材料CaCl2·6H2O之相变温度进行预测.这对于温室的温度控制以及培育优良花卉和特定农作物是非常有用的.     

膨胀石墨/芒硝复合定形相变材料制备及性能研究

以复合芒硝(SCNa)为相变材料,膨胀石墨为载体,采用真空吸附法制备出导热增强型膨胀石墨/复合Na_2SO_4·10H_2O定形相变材料。试验结果表明:表面活性剂OP-10(质量分数5%)的加入能有效提高膨胀石墨和复合Na_2SO_4·10H_2O相变材料的结合稳定性,表面活性剂的添加对定形相变材料导热系数基本无影响,添加表面活性剂的膨胀石墨定形相变材料导热系数为2.26 W/(m·K),为原复合芒硝相变材料的215%。     

月桂酸-棕榈酸/Al2O3复合定形相变材料的制备与热性能研究

采用溶胶-凝胶法,以异丙醇铝(AIP)为单一铝源,无水乙醇为溶剂,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为聚合物模板,并添加浓盐酸作为催化剂和胶溶剂,制备均一稳定的前驱体纺丝液,再结合静电纺丝与高温煅烧技术制备了Al_2O_3纤维毛毡,用其作为支撑材料吸附月桂酸-棕榈酸(LA-PA)二元脂肪酸低共熔物制备复合定形相变材料。利用红外光谱、X射线衍射、扫描电镜和BET比表面积分析仪等手段研究样品的表观形貌与晶型结构。结果表明:经吸附后制得的LA-PA/Al_2O_3复合定形相变材料具有良好的形貌结构。通过差示扫描量热仪、热导率及自组装热性能测试仪对制备的LA-PA/Al_2O_3复合定形相变材料的储热性能及热能储存/释放性能进行了研究。结果发现其具有适宜的相变温度和较好的相变焓值,拓宽了复合定形相变材料的应用范围。     

不同聚烯烃包覆石蜡的定形相变材料性能比较研究

用乙烯-辛烯共聚物(POE)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)取代高密度聚乙烯(HDPE)作为包覆材料,石蜡作为相变材料,通过热熔法制备了60%石蜡含量的定形相变材料(FSPCM),以此来提高定形相变材料的稳定性。用高温老化试验,恒温水浴试验和温度循环试验研究了定形相变材料的稳定性能。试验结果表明,POE/石蜡定形相变材料和EVA/石蜡定形相变材料的质量损失率远小于HDPE/石蜡定形相变材料的质量损失率。利用DSC研究了定形相变材料、石蜡及相应的基体树脂的热性能,并以此计算定形相变材料中实际的石蜡含量。结果表明,当设计含量为60%时,POE/石蜡定形相变材料和EVA/石蜡定形相变材料的实际石蜡含量为49.75%和58.49%,而HDPE/石蜡定形相变材料的仅为42.78%。这一结果与HDPE/石蜡定形相变材料样品在平板硫化机制备过程中发现有较多石蜡流出相一致。     

定形相变材料的制备方法

综述了定形相变材料各种制备方法的研究进展,介绍了定形相变材料的应用,总结了定形相变材料主要制备方法的发展方向.     

低温SiO_(2)气凝胶基复合相变材料的制备与性能分析EI北大核心CSCD

以SiO_(2)气凝胶为支撑材料,通过物理吸附法制备定形SiO_(2)气凝胶基复合相变材料(PCCs),再利用密封盒进行二次封装。探究SiO_(2)气凝胶与相变材料的最佳配比,并对复合相变材料的微观结构、化学成分、孔结构、相变特性、热可靠性、定形能力和隔热性能进行表征。结果表明:含有质量分数为80%相变材料的SiO_(2)气凝胶复合相变材料(LS-80)具有最佳吸附比,并且在相变过程中显示了良好的定形能力,其熔点和熔融潜热分别为-15.6℃和170.2 J/g;同时SiO_(2)气凝胶的成功吸附使得LS-80的比表面积、孔径和孔容大小下降至59 m^(2)/g,13 nm和0.2 cm^(3)/g;20次冷热循环后,封装后相变材料的相变潜热减少了13.4%,而SL-80只减少了2.8%,表现出良好的热可靠性能;SiO_(2)气凝胶的添加使得复合相变材料导热系数降低,隔热能力增强。该结果为SiO_(2)气凝胶复合相变材料在冷链物流领域的应用提供了实验依据。     

冻融循环作用下定形相变材料对土热学和力学性能影响

定形相变材料具有在周围温度变化时通过自身相转变吸收或释放热量的能力，同时使用过程中能够保持较好的强度和稳定性，该种材料掺入寒区路基土体中可以调节路基温度场。研究了冻融循环作用下一种商用定形相变材料对土热学和力学性能的影响，通过对冻融循环作用下的不同掺量定形相变材料的土体进行导热系数试验、温度监测试验和无侧限抗压强度试验，并对定形相变材料进行分析。结果表明：定形相变材料的相变焓值大于200J/g,定形相变材料的掺入使土体的导热系数增大，解冻时长增加，减小了冻融循环作用对土体强度的破坏，15次冻融循环作用下6%掺量的土体强度衰减最小，土体的热学和力学性能的变化与定形相变材料的掺量密切相关。     

癸酸-月桂酸/膨胀石墨相变储能材料的制备及性能研究

以癸酸-月桂酸低共熔物为相变材料,多孔石墨为基体,利用多孔石墨的吸附特性,制备出癸酸-月桂酸/膨胀石墨定形相变储能材料。采用DSC、ESEM、融化凝固过程分析对定形相变储能材料进行了结构和热性能研究。结果表明,癸酸-月桂酸被有效地包封在多孔石墨孔内,并且在定形相变材料中占80.47%(质量比);定形相变材料的相变温度为19.50℃,相变焓为93.18J/g;与癸酸-月桂酸相比,定形相变材料的导热性能有一定程度的提高。     

聚乙烯醇/相变微胶囊多孔定形复合相变材料的制备及性能

实验中将相变微胶囊乳液与聚乙烯醇(PVA)溶液复合,通过物理发泡法制得具有形状记忆性能的多孔定形复合相变材料,研究了相变微胶囊对多孔定形复合相变材料孔结构及吸水保水性、相变性能、形状记忆性能等的影响。结果表明,所制备多孔定形复合相变材料的孔结构随着微胶囊乳液用量的增大出现并泡现象,孔径与开孔率增大;吸水率与保水率明显提高,吸水率最大可达1025%;相变焓值随相变微胶囊乳液用量的增大而增大,可达10.85 J/g,具有良好的相变储热性能;多孔定形复合相变材料经弯折形变固定后,热致形变回复率5 min内可达77.8%,湿致形状回复率在1 min内可达到83.3%,具有较好的形状记忆特性。     

聚丙烯/蒙脱土定形相变材料共混纤维的结构与性能

自制了蒙脱土定形蓄热功能粒子,通过熔融共混纺丝制备了聚丙烯/蒙脱土定形相变材料蓄热功能复合纤维。通过连续变倍体视显微镜观测、强伸试验、差热分析等手段,对复合纤维的结构及性能进行了研究。结果表明,掺混蒙脱土定形相变材料的复合纤维表面形态仍然光滑、圆润;当定形相变材料掺量为12%时,共混纤维相转变温度为34.8℃,相变焓为...     

石蜡/TiO2/活性炭复合相变材料的制备及其性能EI北大核心CSCD

以石蜡作为相变物质、二氧化钛(TiO_2)作为基体材料,添加少量活性炭提高其热导率,通过微乳液法制备出新型石蜡/TiO_2/活性炭复合相变材料。利用XRD,SEM,TGA,DSC对材料的组成、形貌和性质分别进行表征,并对材料相变过程中的形状稳定性进行测试。结果表明:石蜡被TiO_2有效封装,保证了材料的定形相变特征;此外该复合材料还表现出超疏水性质。这些多功能特性将使其作为多功能涂料或其他添加剂在节能建筑中具有重要的应用价值。     

Reproducibility of solidification and melting processes in a latent heat thermal storage tank

This study analyzes the reproducibility of solidification and melting tests in a tank containing 181 kg of paraffin for cold storage at around 8 °C. Firstly, an experimental campaign of 10 identical tests was carried out. The performance is practically the same in terms of PCM temperatures and thermal power, with a maximum deviation of 2% in the capacity of all tests. In a second campaign, the impact of the initial conditions was studied. The results indicate that fixing a same mean PCM temperature at the beginning of the tests is insufficient to ensure an accurate reproducibility. Depending on the heat transfer rate during the preparation tests, the capacity differed in up to 33%. In tanks with such quantities of PCM, fixing a uniform initial PCM temperature is hardly possible, thus it is important to prepare the tank with same operation conditions.     

有机相变材料制备技术的研究进展

综述了有机相变材料在制备技术方面的研究进展.相变材料的应用范围越来越广泛,为了满足日益严格的使用要求,制备技术不断发展,在克服原有缺陷的同时,其综合性能越来越高.作为国际上相变材料研究的热点,潜热型功能热流体、定型相变蓄能材料和纳米复合储能材料正日益受到重视.     

相变蓄热型空气源热泵系统的模拟

为提高空气源热泵系统的低温适应性,将相变蓄热技术与空气源热泵结合,实现白天蓄热、夜晚放热的运行模式。本文通过模拟研究了相变蓄热型空气源热泵系统的蓄放热特性和应用多级相变材料对系统的影响。结果表明：系统蓄热量随时间线性增大,380 min时达到18.94 kW·h,平均COP为2.51;系统放热量先随时间线性增大,随后增大速率有所减缓,180 min时达到13.58 kW·h。放热过程进口水温为35℃时,系统经过6次蓄放热循环后达到稳定运行状态,蓄放热效率为99.06%。相比单级PCM,应用三级PCM的系统蓄热时间缩短9.60%,COP提高3.97%,总■效率提高4.84%,其中降低过冷区PCM熔点对提高系统性能起到关键作用。     

Incorporating phase change materials in concrete pavement to melt snow and ice

This paper discusses the use of phase change materials (PCM) in concrete pavement as a method to store energy which can be used as a heat source during cooling events to melt ice/snow. The experimental program includes: (1) use of low-temperature differential scanning calorimetry to evaluate thermal properties of PCM, and (2) use of large-scale concrete slabs containing PCM to evaluate the ability of the PCM concrete to melt snow on the surface of the concrete pavement. The temperature in the concrete slabs and the snow melting rate were monitored as quantitative measurements of the efficiency of the PCM in the concrete. In addition, time-lapse images were taken. Two approaches were used to incorporate PCM in concrete: placing the PCM in lightweight aggregate (LWA) which was then mixed into the concrete, and placing the PCM in embedded metal pipes embedded in the slab during concrete casting. In this study, paraffin oil was use as a PCM that is effective in releasing heat near the freezing temperature of PCM when the PCM undergoes a phase transformation from liquid to solid. The heat released during the phase transformation can melt ice and snow on the concrete pavement surface. The results indicate that incorporating PCM in concrete pavement is not only feasible, but also practical.     

相变蓄热水箱分层特性的实验研究

本文基于三水合醋酸钠,搭建了一套相变蓄热水箱实验系统,在初始水温为80℃、进水温度为5℃的工况下,测试得到了水箱的热力学特性,并采用填充效率分析法以及火用效率分析法,在进水体积流量分别为1、3、5、7、9 L/min时,分析了相变蓄热水箱的热分层特性。结果表明,当水箱温度为80℃时,普通水箱、相变蓄热球PCM48水箱、相变蓄热球PCM58水箱的热能分别为18. 81、19. 34、19. 07 MJ。进口体积流量相同时,相变蓄热球越靠近水箱进口,水箱的热分层效果越好。随着进水体积流量的增大,分层效果下降。不同水箱的理查森数Ri在t^*=0. 5达到最大值,Ri随相变蓄热球位置的降低而减小,PCM48和PCM58在第4层时的Ri分别为7. 569和7. 781,而在第1层时的Ri分别减小为7. 03和7. 145,表明水箱热分层的程度随着相变蓄热球位置的升高而降低。     

Edge effects in compression testing periodic cellular metal sandwich cores

Compression testing of cellular sandwich core materials is often complicated by the presence of edge effects, in which the cells on the outside of the specimen deform at lower stresses than those in the bulk. As a result, minimum specimen length-to-cell-size ratios have been established in the literature for metallic foams. Periodic cellular metals (PCMs) are a recently developed class of materials that have received considerable interest due to their greater architectural efficiency and enhanced mechanical properties compared to conventional metal foams. In this study, edge effects of PCM core materials have been measured in compression using a new test platform which evaluates the properties of the core as a stand-alone material. This approach introduces uniform and periodically rigid boundary conditions to the PCM nodes, resulting in the same inelastic buckling failure mechanism that occurs in reference PCM sandwich panels. Edge effects were comparatively small and samples down to 2 × 2 unit cells were found to be representative of bulk-like cores.     

超声辅助溶胶凝胶法制备硬脂酸/SiO2定形相变储能材料

在超声波的促进作用下, 以正硅酸乙酯为溶胶前驱体、 硬脂酸为相变组分, 经溶胶-凝胶过程制备了硬脂酸/SiO₂复合定形相变储能材料。为了研究硬脂酸/SiO₂复合定形相变储能材料的制备工艺, 考察了不同超声功率对材料制备过程中加强两相传质作用的辅助效果的影响以及不同种类催化剂对材料制备过程中溶胶-凝胶过程的影响, 最后确定出具有良好定形效果下材料的最大硬脂酸质量分数为60%。超声辅助酸碱复合催化法制备硬脂酸/SiO₂材料具有无需添加助溶剂和表面活性剂、 凝胶速度快、 方法简便的优点。对硬脂酸/SiO₂复合定形相变储能材料进行了FTIR结构表征和DSC、 TG热性能及热稳定性测试, 产品的相变焓值达91.46 J/g, 在低于175℃具有良好的热稳定性。      

基于复合相变材料的梯级组合蓄热特性研究

针对潜热蓄热装置内部相变材料（PCM）导热系数偏小，蓄热速率过低的问题，对基于复合相变材料的两级串联式梯级蓄热装置的相变过程进行了数值研究。通过对不同热物性PCM工况的对比与分析，得到了装置在不同工况下的蓄热特性。结果表明，存在最佳的热扩散系数，使固定熔点的PCM实现“均匀等速相变”。同时，增大PCM的热扩散系数可以有效降低加热面温度，但随着热扩散系数的增大，加热面温度降低幅度减小。通过分析Stefan数，得到了装置最佳的参数，使工况蓄热效果最佳。最后，通过Stefan数为2.88时的实验工况验证了相关规律的正确性。     

相变蓄热球对水箱热分层特性影响的实验研究

相变蓄热技术是提高太阳能利用效率的重要途径之一。本文基于三水合醋酸钠,搭建了一套相变蓄热水箱实验系统,在初始水温为80℃、进水温度为5℃的工况下,测试得到了水箱的热力学特性,并基于水箱内各温度点随无量纲时间的变化,采用填充效率和混合数分析法,分析了相变蓄热水箱的热分层特性。实验结果表明:当水箱温度为80℃时,普通水箱和相变蓄热水箱的能量分别为18.81 MJ和19.34 MJ。进口体积流量相同时,相变蓄热球越靠近水箱进口,水箱的热分层效果越好。普通水箱的热分层效果要强于相变蓄热球在第1、2和3层时,但弱于相变蓄热球在第4层时。当进口体积流量为9 L/min、t^*=1时,相变蓄热球在第1层和第4层时的填充效率分别为0.497和0.581,而普通水箱的填充效率为0.573。随着进水流量的增大,水箱内混合程度升高,斜温层厚度变大,水箱分层效果下降。当进口体积流量大于7 L/min且相变蓄热球位于底部时,相变蓄热水箱的热分层特性最佳。