建筑用太阳能光热相变储能瓦片设计

为了解决太阳能不连续、不稳定的问题,在传统的太阳能光热系统中,创新性地加入了相变储能模块,并利用相变温度为58℃的相变材料,持续地向用户提供热水。在此太阳能光热系统中,太阳能光热被转化为显热和潜热并储存起来,这样能够显著提高太阳能的综合利用率。研究结果表明:串联方式下,相变材料的蓄热时间较短,并且当循环水入口流量为0.3 L/min时,相变材料的蓄热时间最短,为134 min;并联方式下,夜间相变储能瓦片的热水生成量较大,并且当循环水出口流量为0.5 L/min时,热水的生成量为9.6 L。     

多壁碳纳米管作用下乙醇溶液静态闪蒸特性实验研究

为研究用于工业真空制备二元冰的最佳工况,本文基于静态闪蒸理论,设计并搭建了一套固体吸附条件下乙醇溶液真空闪蒸制冰实验系统。在同一初始压力下(100 Pa),研究了不同乙醇浓度、环境温度和多壁碳纳米管尺寸对静态闪蒸制冰特性的影响。结果表明:乙醇的添加在防止重结晶的同时可以降低蒸馏水真空闪蒸制冰的过冷度,较高浓度的乙醇溶液不利于闪蒸制冰,5%质量浓度的乙醇溶液闪蒸特性稳定,可将蒸馏水过冷度降低60. 62%,较适合静态闪蒸制冰;随着环境温度升高,闪蒸室内溶液闪蒸量增大,随着环境温度从10℃升至20℃,闪蒸率从25. 45%增至44. 04%。较低的环境温度有利于真空闪蒸制冰;随着添加多壁碳纳米管粒径的减小,乙醇溶液过冷度减小,当多壁碳纳米管外径为5～18 nm时,真空闪蒸的含冰率相对于5%质量浓度的乙醇溶液提高51. 45%,相对于蒸馏水提高38. 22%。过冷度相对于5%质量浓度的乙醇溶液降低24. 36%,相对于蒸馏水降低70. 21%,对于减小蒸馏水过冷度和提高含冰率效果显著。     

MWCNT-H2O纳米流体对静态真空闪蒸制冰实验的影响

在蒸馏水中加入多壁碳纳米管（MWCNT）纳米粒子,选用亲水性非离子型表面活性剂TNWDIS为分散剂。经过超声波震荡,配制分散均匀稳定的MWCNT-H₂O纳米流体。利用静态真空闪蒸实验台,设定系统压力为100Pa,研究在吸附作用下多壁碳纳米管纳米粒子浓度、粒径、TNWDIS与MWCNT配比对闪蒸制取冰浆实验的影响。结果表明,多壁碳纳米管的加入可消除闪蒸制冰的相变蓄冷阶段、缩短液相降温时间使流体更早出现过冷现象;20～40nm粒径的MWCNT纳米粒子使用TNWDIS进行分散,质量分数范围在0.075%～0.15%时多壁碳纳米管纳米流体分散均匀稳定、达到最佳效果,其中质量分数为0.1%的纳米流体最大降低水的过冷度达62.2%;过冷度随着MWCNT纳米粒子粒径的增大而升高,闪蒸率基本维持在40%,但含冰率呈现非线性变化;20～40nm粒径的MWCNT纳米粒子使用TNWDIS配制成质量分数为0.1%的纳米流体,TNWDIS与MWCNT的分散配比建议采用0.5∶1,过冷度基本维持在2℃。     

相变材料复合八水氢氧化钡的制备及热性能

纯八水氢氧化钡相变蓄热材料在使用过程中存在凝固过冷、相分离及体积变化等问题,因此需要对其进行相应的改性研究。本文根据相变蓄热材料成核机理,以八水氢氧化钡为相变蓄热材料基材,一水氢氧化钡及去离子水作为复合添加剂,制备了混合比例为95.1% Ba（OH）₂·8H₂O+2% Ba（OH）2·H₂O+2.9% H₂O的复合相变蓄热材料。对该复合相变蓄热材料进行了热性能测试,结果表明：复合相变蓄热材料的平均热导率为1.2W/（m·K）、相变潜热值为263.7kJ/kg;在复合相变蓄热材料融化过程中进行升温-压力实验,测试数据显示容器内部的相对压力不超过0.09MPa;利用恒温金属浴仪器对该复合相变蓄热材料进行300次融化/凝固循环实验,测试数据显示复合相变蓄热材料过冷度增加量0.7℃、相变潜热值降低0.796%。改性后的复合相变蓄热材料相变温度适宜、热性能稳定,可推广应用于中低温相变储热系统。     

基于热管技术的相变材料强化传热技术进展

相变材料以其高蓄能密度成为蓄能领域的研究热点,但由于相变材料导热系数较低其应用受到很大的限制。针对此类现象,综述了微胶囊、金属材料、碳材料及热管技术强化相变材料传热性能的研究,并通过分析总结各种强化相变材料传热的方法的优点及缺陷。研究发现,发现热管与相变材料耦合的优势及潜力,但目前该研究处于初级阶段,仍需大量的研究工作以完善其耦合体系及其强化传热机理。     

不同盐水比对三水醋酸钠混合体系稳定过冷影响的研究

相变材料的过冷在蓄热方面一直被认为是一大缺点,但是使材料处于长期、稳定的过冷状态,可以使季节性储热成为可能。为了保持稳定高效的内能,保持储热材料过冷的稳定是一个重要的前提。采用三水醋酸钠作为储热介质,加入不同比例的去离子水形成盐水质量比不同的混合体系,研究其在不同冷却速度和冷却温度条件下溶液过冷的稳定情况及多次循环后的过冷度。结果表明,冷却速度越快、冷却温度越低,溶液的过冷稳定性越差;溶液中含水比例越高,其过冷的稳定性越好但相变温度越低。经过100次循环后,在-20℃的冷却环境中,混合体系过冷度降低约10℃,在0℃以上依旧保持稳定过冷。差示扫描量热分析表明,盐水质量比为3∶3的三水醋酸钠混合体系的平均相变潜热值最高,为291.6kJ/kg。与商用热袋相比,盐水质量比为3∶3的三水醋酸钠混合体系具有更高潜热值和相变温度并有更好的过冷稳定性,具有较大应用潜力。     

膨胀石墨/三水乙酸钠复合相变材料储热的性能

以三水乙酸钠（SAT）为基材,添加具有多孔网状结构的膨胀石墨（EG）制备复合相变材料。使用扫描电子显微镜、温度数据采集仪、差示扫描量热仪、Hot Disk热常数分析仪等对材料进行结构观察及相关热物性测试,研究膨胀石墨对三水乙酸钠的热物性影响。结果表明,膨胀石墨不能减小三水乙酸钠的过冷度,但可大幅提高材料热导率,对材料潜热值、相变温度影响较小,能减轻三水乙酸钠的相分离现象且能提高其循环稳定性。对于基材为三水乙酸钠的相变材料,膨胀石墨添加量为7%时,复合材料吸附情况最好。当复合材料配比为7% EG+1%十二水磷酸氢二钠+SAT时,相比于纯SAT相变材料,过冷度减小约49℃,热导率提高将近1倍,相变潜热影响幅度3.14%,相变温度基本不变;50次循环后,相变潜热影响幅度保持在1.4%以内,循环稳定性较好,具有较好的应用前景。     

一种用于相变储能工质的热物性试验研究

甲醇具有较低的冰点与沸点,能与水以任意比混溶,被认为是水的良好改性物质。本文对不同浓度的甲醇溶液的凝固融化特性、导热系数及相变潜热等热物理性能进行试验研究。研究结果表明,甲醇对水的热物性具有明显影响,当溶液的体积分数为5%时,冰点为-3.8℃,导热系数为0.563 W/(m·K),相变潜热为262.9 kJ/kg,且随着甲醇溶液体积分数的增加,冰点不断降低,导热性能持续下降,相变潜热逐渐减小。     

超声波作用下动态闪蒸制备冰浆

本文基于闪蒸理论,设计了一套超声波作用下动态闪蒸制备冰浆的实验装置。研究同一真空度下不同超声波功率、喷射体积流量及不同质量浓度的乙醇添加对冰浆真空动态闪蒸特性的影响。结果表明:与无超声波作用相比,超声波对增大水的闪蒸强度作用明显;体积流量一定时,降温降压速率随超声波功率的增大而增大,较高的超声功率有助于增强水的闪蒸强度,有利于动态制冰;而同一超声功率下随着体积流量的增大最终平衡压力也越高。较大体积流量不利于闪蒸的持续进行;乙醇添加剂能促进溶液降温,质量浓度越高,温度降得越低;质量浓度为5%时,可消除溶液过冷度,更利于产生冰晶。     

脉动热管相变蓄热器放热性能实验分析

为解决能源利用浪费大、效率低、环境污染严重的问题,设计了一套脉动热管型相变蓄放热装置,搭建了实验台,考察了冷却水初始温度、冷却水流量和抽真空充液对脉动热管放热过程的影响,并计算了不同工况下脉动热管蓄热装置的热回收率。结果表明:冷却水初始温度越高,装置放热时间越长,水槽内冷却水最终温度也越高;冷却水流量越大,放热时间越短,但当冷却水流量增大至一定值时,总放热时间几乎不再变化;脉动热管是否抽真空充液对装置的放热性能影响不大;装置的热回收率随着冷却水初始温度的升高而降低,随着冷却水流量的增大仅有小幅增加。