超亲水毛细芯环路热管启动及热性能分析

为解决电子设备高热通量下的散热问题，采用H₂O₂氧化法对烧结毛细芯进行了超亲水改性，研究了毛细芯表面润湿性对吸液性能的影响。并将改性后的超亲水毛细芯应用到环路热管内，研究了倾斜角度及加热功率对超亲水毛细芯环路热管的换热特性的影响。实验结果表明：超亲水毛细芯的吸液速度增加，吸液时间较亲水毛细芯减小了3.52ms；与普通亲水毛细芯环路热管相比，在加热功率Q=200W时，超亲水毛细芯环路热管蒸发器中心温度降低了约6.0℃，在Q=20W时启动时间与温度分别降低了33s与2.5℃。同时发现超亲水毛细芯环路热管在正重力状态时的运行温度更低，热阻较小，最低热阻仅为0.084℃/W。     

高性能三水醋酸钠-尿素-膨胀石墨混合相变材料的制备及其在电地暖中的应用性能

采用尿素调节三水醋酸钠的相变温度到合适范围再添加膨胀石墨来降低过冷度，研制了高性能的三水醋酸钠-尿素-膨胀石墨混合相变材料，并对其在电地暖中的应用性能进行了研究。结果表明，当尿素质量分数为36.5%、膨胀石墨添加量为4%(质量)时，所得混合相变材料的熔化焓高达209.1 J/g，熔点在31.98℃，过冷度仅为2.04℃，热导率为2.349 W/(m·K)，热可靠性良好；将用该混合相变材料制成的相变板安装在实验房的电地暖中时，实验房的热舒适度随着相变材料层厚度的增加而增加，但也带来加热时间和用电量的增加；当相变材料层厚度为10 mm时，电加热温度适宜设置在45℃；在热舒适度相当的条件下，有相变板的实验房与无相变板的参比房相比具有用电量小及电费低的优势。     

5CrNiMoV钢马氏体相变塑性和应力对其相变动力学的影响

利用DIL-805ADT动态相变膨胀仪测定了5CrNiMoV钢在低于奥氏体屈服强度的应力下的马氏体相变膨胀曲线,根据膨胀曲线分析并计算出了不同应力下Greenwood-Johnson相变塑性机制中的相变塑性系数k值和Koistinen-Marburger马氏体相变动力学模型中α和Ms的值,并且将Greenwood-Johnson模型和Leblond模型计算结果与实际试验值对比。结果显示:k值随应力的变化有所波动,但趋近于一个定值;通过对比,Leblond模型更符合试验结果;Ms点随着应力的增大呈现微小的上升趋势,说明小于或等于80 MPa 的应力对Ms点的影响不显著;拉应力下α值普遍大于无应力下的α值,压应力下α值普遍小于无应力下的α值,说明拉应力对相变有一定的促进作用,压应力对相变有一定的阻碍作用。     

相变蓄热颗粒的制备及热性能的实验研究

以双酚A型环氧丙烯酸酯(EA)、季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)、α-羟基环乙基苯甲酮的混合物为壳材,石墨(500目)为壳材增强剂,癸酸为芯材制备不同配比的6种试样。分别利用瞬态平面传热法(TPS)、差示扫描量热法(DSC)及热重分析法(TGA)对其做了传热性能的测试、相变性能测试及失重测试,并结合抗压试样综合分析6种试样的性能。实验结果表明:石墨掺量越多传热性能越强,但是试样的抗压能力逐渐下滑;随着掺入芯材癸酸的量的增加,融化起始温度逐渐降低,凝固起始温度逐渐升高,相变潜热逐渐增大,但其抗压强度与弹性位移逐渐下降;在所讨论的6种试样中试样5性能相对较优,失重率约为0.98%,抗压强度为22.3 MPa,弹性位移为0.26 mm。     

机加工孔套管抗挤压强度有限元分析

套管屈服强度直接影响套管抗挤压性能，套管在加工孔过程中可能诱发孔眼附近材料发生金属相变，导致套管屈服强度不再均匀分布，进而影响套管抗挤压强度。在相同工况下，对比了P110完整套管和机加工孔套管的抗挤压强度，以此为参照组分析了相变区域面积和相变区域屈服强度对机加工孔套管抗挤压强度的影响。结果表明，机加工孔会改变材料屈服强度，进而影响套管抗挤压性能。随金属相变区域屈服强度减小，机加工孔套管抗挤压强度减弱；当金属相变区域屈服强度增大时，机加工孔套管抗挤压强度增强。且机加工孔套管相变区域面积对机加工孔套管抗挤压强度的影响随相变区域屈服强度增加而逐渐削弱。     

相变蓄热电采暖结构模拟研究

相变蓄热层是相变蓄热电采暖结构的核心层,蓄热层中的储能材料以显热或相变的方式吸收,当一定的时间温度降到相变点,通过交换介质以导热、对流和辐射的方式将储存的热量释放给热用户。本实验将探究相变热过程中的理论蓄热、散热,先在GAMBIT软件中进行几何建模,网格划分,边界设定,完成模拟前处理。运用Fluent软件模拟蓄热层为纯石蜡微胶囊、蓄热层为泡沫金属铜/石蜡微胶囊复合相变材料的蓄热过程。结果表明,蓄热层中添加泡沫金属铜与石蜡微胶囊,强化了传热效果,解决了石蜡微胶囊导热率低的问题。与纯石蜡微胶囊对比,加快了相变响应时间,同时,导热效果更加明显。     

基于Flowmaster的相变空冷器元件开发及应用

基于湿空气热力学理论,以Flowmaster换热元件为基础,通过引入相变计算开发了考虑相变潜热的空冷器元件。经计算验证,所开发的元件计算结果与理论计算值吻合性较好,相同边界条件下,总换热量偏差和含湿量偏差均小于1%。分析表明:在高温、高湿环境条件下,湿空气会在空冷器中形成冷凝水,产生大量相变潜热,而Flowmaster换热元件模型由于未考虑相变因素,气侧出口温度计算结果偏低。采用所开发的相变空冷器元件模型可有效提高气侧出口温度计算的准确性,减小因相变带来的仿真误差。     

石蜡与石蜡/膨胀石墨熔化性能的实验研究

为改善相变储能过程中石蜡(PA)的熔化性能，向PA中添加少量膨胀石墨(EG)制备了4种配比的石蜡/膨胀石墨复合相变材料(PA-EG)。通过热物性分析筛选出合适配比的PA-EG，并对其和PA在水平管壳式相变储能单元中的熔化过程进行了实验研究。根据相变材料的温度场变化以及加权法计算得到的熔化分数变化，对比分析了添加EG前后PA的熔化性能，并探究了加热温度对相变材料熔化性能的影响。结果表明，PA-EG3的热导率比PA高了7倍，且两者的相变温度和潜热相差不大。PA-EG3熔化过程中的自然对流效应弱于PA，但是较高的热导率能够显著改善相变储能单元中下部的熔化，使得其整体熔化速度快于PA。当加热温度为80℃时，PA-EG3的熔化过程比PA缩短了78.16%。此外，降低加热温度会使PA和PA-EG3的完全熔化时间都显著增加，但相同条件下PA-EG3的增加幅度更小。     

氧化钙对金属/粉煤灰基高温定形复合相变材料蓄热性能的影响

以Al-Si合金粉为相变介质,高钙及低钙粉煤灰为基体材料,采用混合烧结法制备金属/陶瓷基高温定形复合相变材料,探讨两种粉煤灰及CaO含量对材料蓄热性能的影响.结果 表明,由于高钙粉煤灰中具有助熔作用的CaO含量较高,降低了烧结过程中的熔融温度,使基体中出现大量封闭孔,故高钙粉煤灰复合相变材料具有增重率小、相变潜热高、存在单质Al等特性.低钙粉煤灰中外加CaO后,其增重率降低而相变潜热明显增加.当粉煤灰中CaO总含量控制在10％ ～ 15％时,复合相变材料的蓄热性能突出.     

一种钛白粉转窑煅烧尾气余热利用新装置

钛白粉煅烧转窑尾气的高湿、高硫、高酸露点的特性使得转窑尾气余热利用过程中换热器寿命不理想。在总结已有尾气余热利用方式存在问题的基础上,提出了一种长寿命、易维护的套管式热管余热利用装置,该装置由彼此分离的换热套管通过弯头、法兰连接成为整体,尾气垂直横掠双层套管段,与高硫、高湿的尾气通过相变介质的相变完成热量由尾气向取热介质的转移,产生钛白粉生产工艺所急需的蒸汽,双层管的相变换热套管对比单层管的重力热管换热器寿命明显延长;连接换热套管的单层管弯头不与高湿、高硫尾气换热,大大减轻了尾气对单层管的腐蚀。换热器应用在3.6 m×58 m的钛白粉煅烧窑上,每年可以产生0.9 MPa的水蒸气1.12万t,为企业带来可观的经济效益。