超声波对水的过冷度影响的实验研究

对水的过冷度的研究在冰蓄冷和低温生物等许多领域都有重要意义。通过引起压力场的波动,超声波能够对水的过冷结冰过程产生影响。经对800kHz超声波作用下,水的过冷度进行实验研究,发现超声波能够大幅度降低水的过冷度。超声的这种作用与空化现象有关。     

CH3COONa·3H2O相变储能性能研究

三水醋酸钠(CH3COONa.3H2O)由于潜热较高而常作为相变储能材料被众多学者研究;而其适宜的熔点,使其能适用于家用热水储能系统等。然而,三水合醋酸钠在相变过程中存在着严重的过冷和相分离的问题。本文以三水合醋酸钠作为相变基体材料,经研究、比较分别以羧甲基纤维素、明胶作为增稠剂,添加各种成核剂后的各体系的相变储能性能,从而得出羧甲基纤维素比明胶作为该体系的增稠剂的效果好得多,Na2SiO3.9H2O、Na2B4O7.10H2O的成核效果较好。     

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。     

基于模块化过冷解除的冰浆制取系统实验研究

过冷水法动态冰浆制取技术具有传热效率高、系统简单等优点,但过冷却器易发生冰堵是影响其稳定性的突出问题。本文提出一种基于模块化过冷解除装置的动态制冰系统,利用设置在过冷却器内的可灵活拆装式螺旋叶片对制冰溶液进行过冷解除,同时刮削换热壁面上粘附的冰晶。测试了不同工况下该制冰系统的性能,结果表明该制冰系统可稳定产出冰浆并有效改善冰堵问题,最高含冰率达9. 1%,最大持续制冰时间可达521 s。冰浆含冰率与持续制冰时间成正比。Na Cl添加剂质量分数为6%时对冰浆含冰率和持续制冰时间的改善效果显著。实验获得制冰系统最佳运行参数:制冰溶液体积流量为0. 50 m3/h、二次冷媒起始温度为-15℃、螺旋叶片转速为175～225 r/min。     

石墨烯季戊四醇相变复合材料导热性能的分子动力学研究

低导热是限制储能材料实际应用的一大缺点,具有极高导热系数的石墨烯可作为导热填料有效改善储能材料的导热性能。本文通过反向非平衡分子动力学的方法,借助Materials Studio软件,模拟研究了石墨烯(GE)质量分数为0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%的石墨烯/季戊四醇(GE/PE)固-固相变复合材料的导热性能和内部相互作用。结果表明:石墨烯的添加可有效提升季戊四醇的导热性能,随着GE质量分数的增加,GE/PE复合相变材料的导热率、界面热导以及相互作用能均逐渐增大,且趋势幅度相一致,材料整体导热系数的增加归因于石墨烯结构的变化。本文可为石墨烯改善季戊四醇导热性的实验研究提供指导。     

相变材料的过冷现象及其抑制方法的研究进展

过冷是材料液-固相变过程中为提供离子扩散、晶体生长及晶面扩大所需能量而产生的一种亚稳态。过冷是结晶过程的推动力,但大的过冷度导致相变材料结晶温度降低、结晶时间延迟,使得储存的潜热不能及时释放,储-放热温度不匹配,降低了热能利用效率。过冷度大已成为限制相变储热技术规模化应用的重要影响因素之一。大量实验结果表明:过冷现象与熔体晶核的生成与长大速率、环境温度、接触面的粗糙程度、熔体温度等因素有关,但其产生的内在机制尚不明确,影响规律和调控手段仍需借助实验探索。目前,主要采用外加添加剂或在胶囊化、流体化过程中加入添加剂的添加晶种法,以及通过搅拌、超声振荡和鼓泡等外部刺激的动力学成核法诱发过冷液体结晶。利用外加成核剂、纳米颗粒以及部分未熔化母相晶体作为晶核诱发非均匀成核是抑制过冷现象最常用、最有效的方法。为提高添加剂的分散性和抑制水合无机盐类相变材料的相分离现象,在添加成核剂的同时往往需要加入一定量的增稠剂,但成核剂和增稠剂的添加量需要优化。胶囊化可以改变相变材料的结晶特性,目前的研究一致认为在胶囊化前添加成核剂有利于改善相变材料的过冷度。动力学成核常采用的方法是超声振荡法,其通过空化作用使晶体持续破碎并与熔体混合而提高晶核的分散性和加速结晶过程。在超声的同时添加纳米颗粒也有利于抑制过冷度。本文简述了过冷现象和典型的过冷曲线,分析了影响过冷度的因素,并着重介绍了外加添加剂法、胶囊化法、功能流体法和超声振荡法等抑制过冷度的方法。     

膨胀石墨/石蜡复合相变材料的碳纳米管掺杂改性研究

为了制备兼具高相变潜热和高导热系数的膨胀石墨/石蜡(EG/PA)复合相变材料,使用真空浸渍法并通过碳纳米管(CNTs)掺杂对复合相变材料进行了改性。导热性能测试分析发现,当复合相变材料中石蜡质量分数较高时,CNTs掺杂可以有效地增强复合相变材料的导热系数,并且随着CNTs掺杂含量的提高复合相变材料的导热系数也逐渐增大,但是当CNTs掺杂量高于0.8%(质量分数)时导热系数增大速度变慢,因此优化的CNTs掺杂含量为0.8%(质量分数)。在此优化参数下,复合相变材料的熔化潜热从145.27 J/g变到144.39 J/g几乎没有变化,而导热系数从2.141 W/(m·K)提升至4.106 W/(m·K),提升了约1倍,并且在100次热循环之后仍然保持很好的储热能力,具有较好的热循环稳定性。     

低温相变蓄冷纳米流体成核过冷度的实验研究

在共晶盐BaCl2水溶液中添加亲水性分散剂,经过超声振动制备了粒径为20nm四种不同体积分数的TiO2-BaCl2-H2O纳米流体。对Baa2水溶液和纳米流体同步进行蓄冷实验,实验表明：加入纳米TiO2粉体后,可大幅度降低BaCl2水溶液的结晶成核过冷度,并且纳米流体的起始成核时间比BaCl2水溶液提前,结晶结束所花时间也要大大少于BaCl2水溶液。最后对纳米粒子影响基液的结晶机理进行了分析。     

膨胀石墨基相变储能材料的制备及性能研究

以膨胀石墨作为主导热材料,石蜡作为相变储热材料,通过真空浸渍法制备了膨胀石墨-石蜡复合相变储能材料,研究了石蜡质量分数对复合相变储能材料微观形貌、物相结构及热性能的影响。结果表明,膨胀石墨和石蜡反应后生成的复合相变储能材料主要依靠物理吸附结合,石蜡均匀覆盖在膨胀石墨的表面以及孔隙中,当石蜡质量分数为91%时,复合相变储能材料的密封性和结构致密性最佳,几乎不发生泄露。随着石蜡质量分数的增加,复合相变储能材料的熔点逐渐增大,热分解温度逐渐提高,石蜡质量分数91%的复合相变储能材料相比石蜡质量分数85%的相变材料热分解温度提高了约15℃。随着石蜡质量分数的增大,复合相变储能材料的导热系数和热扩散系数持续降低,密度先降低后增加,比热持续增大。当石蜡质量分数为94%时,复合相变储能材料的导热系数和热扩散系数均为最低值,分别为2.492 W/(m·K)和0.605 mm²/s;当石蜡质量分数为91%时,复合相变储能材料的密度为最小值0.794 g/cm³,对应比热为5.462 J/(g·K)。分析可得,石蜡质量分数为91%的复合相变储能材料的综合性能最佳...     

有关因素对冰浆制取过程中过冷度影响的实验研究

实验研究了搅拌速度、液浴温度、添加醇类物质和成核剂等因素对冰浆形成过程中过冷度及结冰特征的影响。结果表明,在制冰浆过程中,对水溶液进行搅拌有利于提高水过冷现象的稳定性。在搅拌速度0~100r/min时,不容易出现过冷现象而直接结冰;过冷度随搅拌速度增大而增大,在搅拌速度为200r/min时达到最大值4.35℃,之后过冷度急剧下降。在液浴温度降低情况下水过冷度先明显变大,随后变化不明显。添加乙二醇后,有效的改善了冰晶的细腻程度,在低浓度区(乙二醇浓度6%),过冷度呈小幅上升趋势;在中高浓度区(乙二醇浓度6%),过冷度随着乙二醇浓度的增加急剧的减小。添加成核剂后过冷度明显下降,过冷解除时间提前,与硫酸铁和二氧化硅相比,硼砂成核性较差,但是形成的冰晶具有较好的特性。     

融化和凝固温度对三水醋酸钠相变储热性能的影响

为了研究储热材料三水醋酸钠(含成核剂十二水磷酸氢二钠和增稠剂羧甲基纤维素)在实际贮能工程中应用的融化和凝固温度范围,通过不同水浴温度下的融化实验和不同冷却条件下的凝固实验,得到了储热材料的相变性能参数.实验结果表明,储热材料的过冷度随着加热水浴温度的升高有增大的趋势,水浴温度在83℃以内时其相变性能较稳定,超过这个温度,其储热性能就无法保证;冷却温度降低,其过冷度有增大的趋势,但只要是在常温条件下的水浴或空气浴中冷却,即使冷却温度变化较大,储热材料的相变性能仍比较稳定.     

相变储能材料的最新研究进展与应用

相变储能材料是通过自身物相变化来实现能量存储与释放的材料,可用于提高能量利用效率和开发可再生能源,是能源和材料科学领域的重要研究方向之一。本文重点介绍了相变储能材料的分类和各自存在的优缺点,对近年来国内外相变材料的研究应用进行了综述,并提出未来相变材料的研发重点。     

Thermal Conductivity of High-Temperature Multicomponent Materials with Phase Change

This work focuses on the investigation of the effective thermal conductivity (λ_eff) of heterogeneous materials consisting of a phase change material (PCM) and expanded graphite (EG). These composites may be employed in latent heat storage systems, where a PCM stores energy by being heated to a temperature higher than its melting point (T _m), and releases it during solidification. For the determination of λ_eff, the steady-state comparative method was used and modified to measure composite samples at temperatures above T _m. Results were compared with the thermal conductivity of the pure PCMs, and a significant increase could be observed. The dependence of λ_eff on temperature, as well as the influence of the material microstructure on the enhancement of λ_eff, were examined. Paper presented at the Seventeenth European Conference on Thermophysical Properties, September 5–8, 2005, Bratislava, Slovak Republic.     

相变储能材料的研究与发展

储能技术是通过物理或化学变化将某种能量存储,然后在后续过程中释放利用的技术,现多用于电力系统、交通运输、太阳能利用和移动电子等设备中,能够有效节约能源和提高能源利用率。相变储能材料是相变储能技术的关键载体,对其应用起着重要作用。本文对相变储能材料的基本特征、应用领域、储能原理以及分类等方面作了简要的介绍。并依据成分分类,对目前国内外研究的无机类、有机类、金属基及复合类相变储能材料进行了综述。详细介绍了不同材料的种类、性质、优缺点、适用范围等。最后指出了当前相变储能材料存在的不足,并展望了相变储能材料未来的发展方向和应用前景。     

制冷系统热回收装置相变材料的分析研究

分析了相变材料特性,并找出了适用子制冷系统热回收装置的相变材料,通过对热物性和工作性能的研究,选取Fecl3·6H2O为本装置的相交蓄能材料,同时建立蓄热体的物理模型及模拟简化模型,在自然对流的影响下,模拟相变材料的蓄、放热特性,找出固——液界面、温度场、速度场、液相比例、传热系数、热流密度、监测点的温度等随时间的变化规律,为制冷系统热回收装置的设计提供了理论依据。     

制冷系统热回收装置相变材料的分析研究

分析了相变材料特性,并找出了适用于制冷系统热回收装置的相变材料,通过对热物性和工作性能的研究,选取Fecl3·6H2O为本装置的相变蓄能材料,同时建立蓄热体的物理模型及模拟简化模型,在自然对流的影响下,模拟相变材料的蓄、放热特性,找出固——液界面、温度场、速度场、液相比例、传热系数、热流密度、监测点的温度等随时间的变化规律,为制冷系统热回收装置的设计提供了理论依据。     

Integrating phase change materials into concrete through microencapsulation using cenospheres

Phase change materials (PCMs) can enhance the building energy efficiency through thermal energy storage and thermal regulation. Microencapsulated PCMs (MEPCMs) provide a better utilization of PCMs with building materials. This study proposes a novel method to encapsulate PCMs into cenospheres which are hollow fly ash particles generated in coal burning power plants with size ranging from a few micrometers to hundreds of micrometers. The shell of the cenosphere inherently has some small pores which are sealed by a thin layer of glass-crystalline film. By removing this film through chemical etching, these holes can be exposed, providing paths for PCMs moving into the internal void of cenospheres. A thin layer of silica is coated on the PCM loaded cenospheres to prevent the possible leakage of liquid PCMs. The produced PCM microcapsules are referred to as CenoPCM, which can be directly added into traditional construction and building materials such as concrete to produce thermally active concrete. Prototype thermally active cement mortar integrated with the produced CenoPCM capsules have also been manufactured and characterized for its mechanical and microstructural properties. The characterizations showed that there was only minor reduction in strength and the mortar remained strong enough for building application. From this work, it is found that the produced CenoPCM capsules have great potential to be added into construction materials for reducing energy consumptions in buildings.     

有机相变储热材料的研究进展

概括和评述了有机相变储热材料和有机复合相变储热材料应用于热能储存的研究进展,讨论了各类材料的优缺点。指出,有机复合相变储热材料是今后有机相变材料重点发展的方向,提高传热能力、建立适当的储热模型、加强使用性能及相变材料和载体之间相互作用等的研究是有机复合储热材料今后应重点解决的问题。