石墨烯粉末导热性能的研究

采用瞬态电热技术测量了5~6层纯石墨烯粉末中石墨烯的热扩散率,其值为1.15×10-5 m2/s,相应的导热系数为18.000 W/(m·K)。借助导热仪研究了不同密度下石墨烯粉末导热系数的变化情况,发现其导热系数与密度成正比。密度由0.02增加到0.22g/cm3时,导热系数总体提升了8.09%。另通过实验得到了含水率对石墨烯粉末导热性能的影响。实验结果显示,石墨烯粉末含水率由0.0%增加到99.8%的过程中,导热系数先是上升随后下降最终直线降至最低点(约为0.765~1.030 W/(m·K))。其中当含水率达到96.7%时,混合物(石墨烯与水)的导热系数提高了62.80%。该研究为石墨烯热应用及热管理提供了理论支撑。     

激光闪射法对石墨烯薄膜导热性能的研究

石墨烯是目前发现的导热系数最高的材料,其理论导热系数值可达5 300 W/(m·K),成为新一代最具潜力的高导热材料。文中采用激光闪射法研究了石墨烯薄膜横向和法向的热扩散系数,并根据测试的密度和比热计算得出导热系数。研究表明:横向热扩散系数随着薄膜厚度的增加而不断减小,当MCT检测器在电压为260 V,脉冲宽度为100μs,信号高度为1 V,Inplane+各向同性计算模型下,高温烧制薄膜横向热扩散系数高达740.16 mm~2/s,是法向的238倍,导热系数为1 252.28 W·(m·K)~(-1);压片法制得的石墨烯薄膜的横向热扩散系数为7.58 mm2/s,是法向的19倍,导热系数为9.43 W·(m·K)~(-1)。     

煤渣的导热蓄热性能及改性研究

利用激光导热仪和差式扫描量热仪(DSC)对温州电厂煤渣样品的比定压热容和导热系数进行测试,研究煤渣的蓄热和导热性能,及煤渣中添加铁粉和水泥对样品热性能的影响。实验结果显示:煤渣、铁粉质量比为6∶4时,相较于纯煤渣,比定压热容由1. 13 kJ/(kg·K)增加到50. 91 kJ/(kg·K),导热系数由0. 18 W/(m·K)增加到10. 78 W/(m·K)。当煤渣铁粉样品中水泥的添加量为0. 03 g时,比定压热容为49. 89 kJ/(kg·K),导热系数为8. 18 W/(m·K)。研究结果表明:煤渣中添加铁粉大幅度增加了煤渣的蓄热和导热性能,而水泥的加入在一定程度上降低了煤渣铁粉样品的导热性能,从而提高了煤渣作为太阳能光热发电蓄热材料的可能性。本实验可为蓄热材料的选择及性能改进提供参考。     

地质参数对中深层地热井长期取热特性影响分析

基于中深层地热井换热原理,数值分析不同地质参数下中深层地热井在长期运行过程中单井取热量、能效系数、热泵机组COP以及岩土温度的变化情况.研究结果表明:岩土导热系数对长期运行期间的单井取热量、能效系数的下降比例影响较大,且岩土导热系数越小其下降比例越大.岩土导热系数为2.0 W/(m·K)时,第30年的单井取热量、能效系...     

无机盐储热材料高温导热系数测量装置及方法

针对工程应用中无机盐储热材料铸态组织的高温导热系数值与实验室常规测得值不一致的问题,基于恒定升温速率法建立数学模型,设计并搭建无机盐铸态组织高温导热系数测量装置,并详述测试方法。以分析纯NaCl为例,测得530~650℃之间平均导温系数为9.39×10-7m2/s,平均导热系数为1.72W/(m·K)。温度-时间拟合直线与理论预测一致;并以测得导热系数作为已知参数进行有限元模拟,时间-温度曲线与实验值吻合良好。证明该测量方法获得的导热系数值准确可靠,且该测量装置能获得某一温度段上任一温度点处的导温系数和导热系数值,测试温度范围更适于中高温段;装置简单易建,对样品限制小,操作简便。     

石墨/炭黑/氧化铁黑对水泥基复合材料热学性能的影响

研究了石墨、炭黑、氧化铁黑单掺及复掺对水泥基复合材料导热性能和吸热性能的影响。实验结果表明,3种物质都能提高水泥的导热系数和吸热性能,石墨、炭黑、氧化铁黑掺量分别为20%、16%和8%时,可将空白样的导热系数由0.159W/(m·K)分别提高至0.238W/(m·K)、0.253W/(m·K)和0.203W/(m·K),吸热平均温度分别提高3.5℃、3.6℃和2.4℃,导热系数随物质总量的增大而增大。正交实验的结果优于单掺实验。正交实验中,当石墨分数为15%,炭黑分数16%,氧化铁黑分数为3%时,复合材料的吸热性能最优。试样平均温度比空白样提高了8.3℃。     

振荡流热管在太阳热水器上的应用

通过室内实验,研究柱型振荡流热管的传热特性。实验结果表明:加热功率越大,热管的传热性能越好。在相同加热功率下,热管的当量导热系数随倾角的增大先增大后减小,热阻随倾角的增大先减小后增大,在倾角为60°时传热性能最好。倾角为60°加热功率为65 W时,当量导热系数为23406.67 W/(m·K),热阻为0.61 K/W。对玻璃真空管振荡流热管太阳热水器进行室外热性能实验,实验结果表明,太阳热水器平均日效率为56.9%,平均热损系数为3.08 W/K。     

海水淡化用波纹管降膜蒸发强化传热实验研究

通过利用水平管降膜蒸发换热试验台分别对Φ19×0.75 mm的波纹管和光滑管进行实验研究。实验在变喷淋密度(0.007~0.130 kg/m·s)、变热通量(52~143 k W/m~2)、变传热温差(1.5~10.0℃)、变蒸发压力(0.020~0.065MPa)条件下进行。通过实验数据得到波纹管和光滑管传热系数与各影响因素(喷淋密度、热通量、传热温差、蒸发温度)之间的变化规律。实验结果表明:在一定范围内,降膜蒸发器的传热系数K随喷淋密度γ、热通量Q的增大、蒸发温度T的升高而增大,随传热温差Δt的增大而降低。当喷淋密度大于0.178 kg/(m·s)时,总传热系数趋于稳定,当热通量大于130 k W/m~2时,总传热系数的增速明显变缓。此外,不凝气含量对传热系数K的影响显著,在同等实验条件下波纹管的传热系数比光滑管提高近30%。     

陕西渭南地区岩土热响应测试与分析

地层热物性参数的确定对浅层地热能地源热泵系统的设计至关重要。依托陕西渭南某地源热泵项目,应用恒流法进行了岩土热响应测试,测试共进行了58 h,根据线热源理论对测试数据进行分析计算,求得准确的地层热物性参数,得到工区地层导热系数为2.16 W/(m∙K),比热容为2.39 MJ/(m³∙K),单U地埋管每延米换热量45 W。该研究结果可为项目后期设计与施工提供了相关参考和依据。     

带有空穴子模型的石墨烯气凝胶复合相变材料导热系数的分形研究

在分形理论的基础上,确定了基于石墨烯气凝胶(graphene aerogel,GA)骨架复合相变材料的分形维数,并基于改进的Sierpinski地毯建立了带有空穴的导热系数预测模型。预测结果表明,对于基于GA骨架的复合相变材料,在所制得的材料孔隙率为0.7的条件下,无论空穴尺寸如何,均可将导热系数从相变材料本身的0.250 W/(m·K)提升至10.900 W/(m·K),增长幅度达40倍以上。结果显示,复合相变材料的导热系数随着孔隙率的减小而增加,且在低孔隙率下,导热系数随空穴尺寸的减小而增加。     

Permeability and thermal conductivity of host compressed natural graphite for consolidated activated carbon adsorbent

Permeability and thermal conductivity test units were set up to study the heat and mass transfer performance of the host material, i.e. expanded natural graphite (ENG), for consolidated activated carbon (AC) adsorbent. The permeability was tested with nitrogen as the gas source, and the thermal conductivity was studied using steady-state heat source method. The results showed that the values of permeability and thermal conductivity were 10^-15 to 10^-12 m² and 1.7 to 3.2 W/(m·K), respectively, while the density compressed expanded natural graphite (CENG) varied from 100 to 500 kg/m³. The permeability decreased with the increasing density of CENG, whereas the thermal conductivity increased with the increasing density of CENG. Then the thermal conductivity and permeability of granular AC were researched. It was discovered that the thermal conductivity of samples with different grain size almost kept constant at 0.36 W/(m·K) while the density was approximately 600 kg/m³. This means that the thermal conductivity was not related to the grain size of AC. The thermal conductivity of CENG was improved by 5 to 10 times compared with that of granular AC. Such a result showed that CENG was a promising host material for AC to improve the heat transfer performance, while the mass transfer performance should be considered in different conditions for utilization of adsorbent.     

强化导热相变材料对PV/PCM热控特性影响研究

文章建立了光伏/相变材料(PV/PCM)太阳能热控系统二维模型,并根据模拟结果研究了相变材料热导率对太阳电池热控特性的影响。模拟结果表明,当PCM热导率由0.3 W/(m·K)逐渐增加至1.1 W/(m·K)时,相变材料对太阳电池的热控效果越来越好。此外,文章设计了PCM热导率分别为0.8,1.1 W/(m·K)的PV/PCM太阳能热控系统实验装置,在模拟光源和自然光条件下,对太阳能热控系统实验装置的输出功率以及太阳电池的温度进行测试。实验结果表明:在模拟光源下,与无PCM太阳电池相比,PCM热导率分别为0.8,1.1 W/(m·K)的太阳电池的最高温度分别降低了4.6,10.8℃,平均输出功率分别提高了2.2%,4.1%;在自然光条件下,与无PCM太阳电池相比,PCM热导率分别为0.8,1.1 W/(m·K)的太阳电池的最高温度分别降低了9.7,12℃,平均输出功率分别提高了3.1%,5.98%。     

青岛蓝色硅谷土壤热物性测试与分析

青岛蓝色硅谷区域地质构造特殊,地热资源丰富。目前该区域地热资源的勘查程度较低,地热资源利用形式单一,优质地热资源浪费严重。本文采用岩土热响应测试法对蓝色硅谷区域内的地埋管测试孔的岩土热物性进行了现场测试,利用48 h的测试数据,采用线热源模型进行数据分析,得到土壤导热系数为2.278 W/(m∙K)。同时,采用柱热源模型模拟夏季工况,得到的流体温度变化趋势与实验工况相同,且进、出水温度分别为35.1℃和30.4℃,与实验工况下的35.1℃及30.8℃吻合较好。该研究可用于指导土壤源热泵的热物性分析以及青岛蓝色硅谷地热资源综合开发。     

350 MW余热锅炉变工况运行特性分析

  目的  整体煤气化联合循环（IGCC）发电技术是高效、低碳的发电技术,余热锅炉是IGCC的组件之一。文章旨在研究余热锅炉变工况运行特性以提高整体煤气化联合循环发电技术的效率。  方法  通过分析余热锅炉的工作原理及传热传质原理,使用MATLAB软件展开编程计算,探究给水温度、给水压力、液相换热系数以及气相换热系数与余热锅炉内吸热量的关系。  结果  结果发现,当液相换热系数在200～1 000 W/(m2·K)和气相换热系数在20～100 W/(m2·K)范围内时,如果给水温度从30 ℃增加到100 ℃或给水压力增加,余热锅炉的吸热量将不断减少。反之,假设给水温度在30～100 ℃范围内,当液相换热系数从200 W/(m2·K)增加到1 000 W/(m2·K)或气相换热系数从20 W/(m2·K)增加到100 W/(m2·K)时,余热锅炉的吸热量不断增加。  结论  在液相换热系数与气相换热系数不变的情况下,给水温度或给水压力增加,余热锅炉的吸热量会减少;在给水温度与给水压力不变时,液相换热系数或气相换热系数增加,余热锅炉的吸热量会增加。     

热电联供系统中烟气冷凝传热性能试验研究

针对烟气余热不能充分回收的问题,对能够充分回收烟气余热的新型热电联供系统中的烟气冷凝热回收设备进行试验研究,重点研究该工况下光滑管烟气冷凝设备的传热性能.研究结果表明,在该试验工况下,干式、冷凝段传热系数可达60 W/(m~2·K),冷凝段传热系数为90～100 W/(m~2·K),冷凝段传热系数约为干式段传热系数的1.5～1.7倍,并整理了该工况下的传热准则关系式,为该系统型式的推广应用提供设计与运行依据.     

秸秆压缩块插孔纤维混凝土空心砌块墙体保温性能试验研究

采用热箱法测定了空心混凝土砌块和秸秆混凝土砌块的传热系数。试验结果表明:所测定单排单孔空心混凝土砌块平均传热系数K=1.78W/(m2.K),单排双孔空心混凝土砌块平均传热系数K=1.57W/(m2.K),秸秆压缩块混凝土砌块平均传热系数K=1.08W/(m2.K)。秸秆混凝土砌块作为墙体保温材料具有很好的隔热保温性能。     

深层埋管式能源桩换热性能影响因素分析

提出一种新型的能源桩换热管型式,即深层埋管式能源桩。利用Comsol Multiphysics建立三维方法模拟桩体-土体传热,一维方法模拟管内水动态传热传质的数值模型,考虑了土体温度随深度的变化,模拟出口水温随时间的变化规律并计算换热量,比较深层埋管式与传统的1-U型、1-W型能源桩的换热量,分析了桩径、桩体导热系数、桩体密度、桩体比热容等不同参数对新型深层埋管式能源桩换热量的影响。模拟结果表明：以运行50 h为例,深层埋管式的总体换热量比1-U型、1-W型分别高122%、54%;而对于单位管长换热量,深层埋管式比1-U型、1-W型分别高9%、50%,桩径从0.5 m增加到1 m,换热量增加14.3%;桩体导热系数从1.2 W/(m∙K) 增大至2.5 W/(m∙K),换热量增加9.6%;桩体密度从1 800 kg/m³增大到2 600 kg/m³,换热量增大0.8%;桩体比热容从637 J/(kg∙K) 增大到1 037 J/(kg∙K),换热量增大1.1%。因此深层埋管式的热性能优于传统1-U型和1-W型,在满足能源桩力学性能的前提下,为了提高深层埋管式能源桩换热性能,可以适当增大桩径。对于桩体材料的选择,应该选择导热系数较高的材料。密度和比热容对换热量的提升影响不大。     

Back‐analyses of in‐situ thermal response test (TRT) for evaluating ground thermal conductivity

In this study, a series of computational fluid dynamics (CFD) numerical analyses was performed in order to evaluate the performance of six full‐scale closed‐loop vertical ground heat exchangers constructed in a test bed located in Wonju, South Korea. The high‐density polyethylene pipe, borehole grouting and surrounding ground formation were modeled using FLUENT, a finite‐volume method program, for analyzing the heat transfer process of the system. Two user‐defined functions accounting for the difference in the temperatures of the circulating inflow and outflow fluid and the variation of the surrounding ground temperature with depth were adopted in the FLUENT model. The relevant thermal properties of materials measured in laboratory were used in the numerical analyses to compare the thermal efficiency of various types of the heat exchangers installed in the test bed. The numerical simulations provide verification for the in‐situ thermal response test (TRT) results. The numerical analysis with the ground thermal conductivity of 4.0 W/m?K yielded by the back‐analysis was in better agreement with the in‐situ TRT result than with the ground thermal conductivity of 3.0 W/m?K. From the results of CFD back‐analyses, the effective thermal conductivities estimated from both the in‐situ TRT and numerical analysis are smaller than the ground thermal conductivity (=4.0 W/m?K) that is input in the numerical model because of the intrinsic limitation of the line source model that simplifies a borehole assemblage as an infinitely long line source in the homogeneous material. However, the discrepancy between the ground thermal conductivity and the effective thermal conductivity from the in‐situ TRT decreases when borehole resistance decreases with a new three pipe‐type heat exchanger leads to less thermal interference between the inlet and outlet pipes than the conventional U‐loop type heat exchanger. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.