膨胀石墨/石蜡相变复合材料有效导热系数的数值计算

通过膨胀石墨粉与石蜡混合制备相变复合材料可有效提高该储能材料的传热性能。为研究膨胀石墨/石蜡相变复合材料的导热机制,提出了膨胀石墨粉与石蜡混合后的3尺度层次固体有效导热系数计算方法。然后,通过数值模拟计算得到了具有不同体积分数和不同导热系数的膨胀石墨导热颗粒的膨胀石墨/石蜡相变复合材料的有效导热系数。结果表明:膨胀石墨能够有效地提高石蜡的导热性能,当膨胀石墨的体积分数为10%时,膨胀石墨/石蜡相变复合材料的有效导热系数是纯石蜡的9倍。此外,提高底层尺度的石墨片与石蜡的混合程度及降低底层尺度石墨的体积分数都能有效提高膨胀石墨/石蜡相变复合材料的有效导热系数。所得结论为探究膨胀石墨粉提高相变复合材料导热系数的机理奠定了基础。     

压缩膨胀石墨/石蜡相变复合材料微观结构与强化传热研究

以不同密度的压缩膨胀石墨为强化传热载体,制备了膨胀石墨/石蜡相变复合材料。在压力作用下,压缩膨胀石墨导热性能产生明显的各向异性,各向异性系数分别为1.4、2.1和2.5。压缩膨胀石墨骨架的高热导率使得石蜡升温速率分别提高了4.3、5.7和10.3倍。     

膨胀石墨/石蜡复合相变材料相变过程的热分析

利用膨胀石墨的层状结构及其高热导率制备了膨胀石墨/石蜡复合相变储能材料。采用层状复合材料的热传导模型,通过ANSYS软件对膨胀石墨/石蜡复合相变材料的相变过程进行数值模拟。结果表明,与纯石蜡相变材料相比,膨胀石墨/石蜡复合相变材料中加入膨胀石墨的强化传热性能效果很显著。     

膨胀石墨对石蜡膨胀石墨复合相变材料热工性能的影响

在石蜡中加入不同含量的膨胀石墨制备了石蜡/膨胀石墨复合相变材料,通过测定不同膨胀石墨掺量的复合相变材料的导热系数、比热容、蓄热系数、热稳定性、热膨胀系数等参数,探究了膨胀石墨对石蜡的热工性能的影响规律。结果表明,膨胀石墨的加入,复合相变材料的导热系数呈线性增大,传热能力增强,蓄热时间缩短,蓄热系数增加,使石蜡的热效率提高;同时,冷热循环过程中,热膨胀系数减小,化学结构稳定,封装效果良好,具有较好的热循环稳定性和热化学稳定性,使石蜡的热稳定性提高。     

石墨/石蜡复合相变储热材料的热性能研究

膨胀石墨(EG)在超声作用下解离成微米级石墨片层(MSGF),并加入到石蜡基体中制备得到石墨/石蜡复合相变储热材料,并对复合相变材料的结构和热性能进行表征。实验结果表明,该石墨/石蜡复合相变储热材料储热速率加快,化学性质稳定。随MSGF质量分数的增加,固态及液态复合材料的导热系数均呈非线性显著增长,相变温度及相变潜热略有降低。     

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。     

高导热定形聚乙烯/石蜡/膨胀石墨相变复合材料的研究

以高密度聚乙烯(HDPE)作为包覆材料,石蜡作为相变材料,膨胀石墨或鳞片石墨作为导热增强剂,通过熔融共混和热压制备了不同石蜡用量的定形相变储能材料。通过实验分析了所制定形复合储能材料的相变温度、相变潜热、热导率等性能。石蜡经过高密度聚乙烯包覆之后,相变焓值下降30%左右(石蜡含量65%(质量分数))。膨胀石墨和鳞片石墨的加入均能提高复合材料的热导率。膨胀石墨含量为10%(质量分数)时,样品的热导率与无导热增强剂样品相比较提高率为594%,而相同质量分数的鳞片石墨热导率提高率仅为83%。由此可见膨胀石墨对复合材料热导率的贡献远远大于同等质量分数下鳞片石墨的贡献。     

石蜡/膨胀石墨复合相变储热材材料的性能研究

以石蜡为相变材料、膨胀石墨为支撑结构,利用膨胀石墨的多孔吸附特性,制备出了石蜡含量90%(质量分数)的石蜡/膨胀石墨复合相变储热材料.采用扫描电镜(SEM)、偏光显微镜(PM)、X射线衍射(XRD)及差示扫描量热分析(DSC)对复合相变储热材料的结构和性能进行了表征.结果表明,膨胀石墨吸附石蜡后仍然保持了原来疏松多孔的蠕虫状形态,石蜡被膨胀石墨微孔所吸附,在石蜡质量含量为90%时仍保持定型特性;复合相变储热材料没有形成新物质,其相变温度与石蜡相似,相变焓与基于复合材料中石蜡含量的相变焓计算值相当.     

淀粉膨胀石墨相变复合材料的制备及性能研究

介绍了一种利用的乳化机理制备淀粉膨胀石墨相变复合材料的方法。以石蜡、膨胀石墨(expanded graphite, EG)和淀粉为原材料,制备淀粉膨胀石墨相变复合材料,并对其性能进行研究。研究表明,红外光谱显示石蜡、EG和淀粉之间是物理结合,没有新物质生成。复合相变材料的储热能力随着相变材料的减少而降低。当EG掺量8.4%(质量分数)时,相变热逐渐减少,当EG掺量8.4%(质量分数)时,相变热急剧减少。相变复合材料热导率随着EG掺量的增加而增大。当EG掺量8.4%(质量分数)时,热导率逐渐增加。当EG掺量8.4%(质量分数)时,热导率增幅较小。EG的掺量为8.4%和11.0%(质量分数)时,扫描电镜显示淀粉膨胀石墨相变复合材料由许多微小的胶囊颗粒组成。相变材料被稳定的封装在微胶囊中,以防止在相变过程中发生泄露。综合考虑其储热性、导热性和稳定性,研究得到EG在复合相变材料中的最佳掺量为8.4%(质量分数)。     

泡沫铜对相变蓄热系统放热性能的影响

采用复合相变材料泡沫铜/纯石蜡,探究其在相变蓄热系统中的放热特性,以及放热过程中石蜡温度变化规律。实验结果表明:复合相变材料泡沫铜/纯石蜡的加入,有效提高了相变蓄热箱内相变材料的当量导热系数,且由于泡沫铜和石蜡之间不同的传热特性,改善了石蜡的温度分布,使得横截面上换热较均匀,加快了石蜡的凝固速率。