有机相变储热复合材料的储/放热性能研究

以高孔隙率泡沫石墨材料作为骨架在真空环境下吸附石蜡,制备而成新型有机相变储热复合材料。利用HotDisk热常数分析仪和差示扫描量热仪(DSC)研究了其热性能,结果证明复合材料的导热能力得到了极大强化。对分别填充了复合材料和纯石蜡的以水作为热媒的储热槽进行了实验研究,重点考察了两者在储热和放热过程中的温度均匀性、储能速率及泡沫石墨对石蜡相变的影响,同时就泡沫石墨的孔隙率大小对复合材料导热性能和储能速率的影响规律进行了对比分析。研究表明,复合材料的相变温度区间基本不变,导热性能提高了21倍,相变时间缩短了56%以上,相变界面移动加快,储热槽的储热、放热性能和储能密度有了很大提高;不同孔隙率会影响复合材料的导热系数、储能速率和储能容量,在提高储能速率和保证储能容量两者之间,选择孔隙率为91%的泡沫石墨作为复合材料骨架应是一最佳值。     

一种新型高温复合相变蓄热材料的制备

采用粉末烧结工艺将相变材料Na2CO3和基体材料MgO进行复合,制成一种新型高温复合相变蓄热材料.通过XRD和TG?DTA分析,结果表明:由Na2CO3/MgO构成的复合相变蓄热材料具有良好的化学相容性,在845℃时出现吸热峰.通过对其蓄热密度的计算可知:制备成的蓄热材料具有蓄热密度高的特点,能够实现高温蓄热.     

钾明矾/膨胀石墨定形复合相变材料储热性能研究

选用十二水硫酸铝钾(钾明矾)为相变材料,采用化学改性后的膨胀石墨为支撑材料,利用"熔融共混-凝固定形"法制备了定型复合相变材料。通过扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热分析仪(DSC)和热重分析仪(TGA)分别研究了样品的微观形貌、相变焓及其熔化过程。改性膨胀石墨质量分数为20%的样品能够均匀吸附大量相变材料。DSC分析结果表明,其熔点和熔融焓分别为84.39 ℃和473.52 kJ/kg。经过50次的充放热循环测试,改性膨胀石墨质量分数为20%的样品的熔融焓仅下降7.48%。改性膨胀石墨与钾明矾具有良好的相容性。充放热测试表明,该复合相变材料具有良好的循环稳定性,是一种性能优良的相变热储存材料,在建筑物节能领域和太阳能热利用中具有广阔的应用前景。     

相变墙房间复合墙板性能优化研究

目的由于相变墙板特殊的传热性能及不同的外界条件，有必要对相变墙板性能进行优化，使得相变墙板在设计和使用性能上得到改善，方法通过计算基材和相变材料混合制得的相变墙板的当量导热系数、分析相变材料在相变墙板中相对密度与吸放热关系、利用拉式变换法给出板壁围护结构的传递矩阵．对相变墙房间的复合墙板性能进行优化研究．结果得到以石膏板为基材制得相变墙板的当量导热系数要大于以麦壳石膏板为基材的相变墙板的当量导热系数．从热流的角度分析，墙板厚度增加一倍在单位时间内单位面积通过墙板的传热量就会减少50％．结论选用导热系数大的基材有利于墙体中相变材料的蓄热和放热，及相变墙板的选择应尽量采用薄的、相变材料(PCM)相对密度大的墙板．同时为了获得对外扰较大的衰减和延迟应将相变墙板放在房间内表面．     

中温相变蓄热装置的蓄放热性能研究

以相变温度为80℃的相变蓄热装置为研究对象,根据建立的相变传热分析模型,应用数值模拟的方法,研究了蓄热体——相变材料的热物性参数、几何尺寸、填充率,以及热媒体——热水的流速等因素对蓄热装置蓄、放热规律及其特性的影响.研究结果表明,当板状定形相变材料的导热系数在0.4W/(m·K)左右、板厚为8 mm、相变材料的填充率在65%~75%、热媒体流速为5~8mm/s时,蓄热装置可获得较高的蓄、放热效率.     

Mg-Cu-Zn 相变储热材料充放热特性研究

设计并搭建了套管式中高温蓄热系统实验装置,采用Mg-Cu-Zn合金相变储热材料,空气为传热介质,利用Fluent软件对该套管式蓄热装置进行了数值模拟和充放热实验,分析了传热介质流量对蓄热装置充放热特性的影响,评价了蓄热装置的放热效率。结果表明,模拟结果与实验数据吻合较好,实验结果为中高温蓄热系统的优化设计和工程应用提供了理论依据。     

棕榈酸/石蜡复合相变储能材料

将石蜡(PW)与棕榈酸(PA)熔融超声共混,制备出了一系列PA/PW复合材料。采用瞬态热丝法(SHW,Short-Hot-Wire)测量PA/PW复合材料的导热系数,用差示扫描量热仪(DSC,Differential Scanning Calorimetric)分析复合材料的相变温度(T)和相变潜热(L),采用红外光谱仪(FTIR,Fourier Transform Infrared)对复合物的组成进行表征。复合材料的红外吸收光谱图表明,PW和PA只是简单的物理混合,未生成新物质。复合相变材料的导热系数大致随温度的升高而降低,而在30和50℃左右时由于固-固和固-液相变的作用,导热系数测量值出现了一定程度的升高。复合材料的Ts-s(固-固相变温度)都比PW的略高;与纯PW相比,除PA的质量分数w=35%之外,其他比例复合材料的Ts-l(固-液相变温度)都较纯PW的低;除w=35%的Ls-l(固-液相变潜热)比纯PW的低之外,其他比例复合材料的Ls-l都比纯PW的Ls-l高。     

新型管状相变材料热管理系统的数值仿真与实验研究

设计了一种新型的管状复合相变材料(tubular Composite PCM,t-CPCM)结构,用以替代传统的块状复合相变材料(block-shaped Composite PCM,b-CPCM)结构,将其耦合强制对流换热后应用于电池热管理。仿真结果表明,相比于b-CPCM电池仿真模型,t-CPCM电池仿真模型不仅流道分布更加均匀,而且对流换热面积更大,理论计算得出的对流换热热阻仅为0.8 K·W⁻¹,是b-CPCM电池仿真模型的1/20。实验结果表明,t-CPCM电池模组优异的散热性能可以有效地控制电池温度,t-CPCM电池模组的最高温度仅为46.9 ℃,温差为0.8 ℃;而b-CPCM电池模组的最高温度高达51 ℃,温差均为5 ℃。所设计的管状复合相变材料在电池热管理方面具有良好的应用价值。     

翅片盘管式相变储热器传热性能研究

翅片盘管可以强化盘管外侧的换热.本文研制了一种翅片盘管式相变储热器,以石蜡R54为相变材料,在3组不同流量工况下,分别对3种不同翅片间距的储热器进行了实验研究,分析了其不同工况下的温度分布和传热系数情况,得出了该类型相变储热器的储热效率及传热系数与流量成正比、与翅片间距成反比的结论.     

相变储热换热器技术研究进展

综述了目前业内的一些新型换热器的结构设计和优化结果,重点介绍了新型换热器的结构和传热效果的强化机理。结论如下:使用泡沫金属和热管虽然会抑制自然对流但会大幅度提高导热性能,对传热的强化效果显著;换热面积更大,四重管比三重管更具换热优势;螺旋管节距随温度梯度变化时具有更好的温度均匀性;弯折板式换热器性能优异且占地面积小;管壳式换热器换热效果好、结构简单、工业应用前景更为广泛。     

硬脂酸/膨胀石墨复合相变储热的动力学研究

采用真空吸附法制备硬脂酸(SA)/膨胀石墨(EG)复合相变储热材料,利用差示量热扫描法(DSC)研究SA及SA/EG复合材料的非等温熔化和结晶过程动力学。运用Kissinger和Ozawa两种动力学数据处理方法对样品的非等温熔化DSC曲线进行处理,应用Mo法分析各样品的非等温结晶动力学特性。结果表明:SA/EG复合材料具有储热密度大、导热系数高且相变过程中无液相物质泄漏的优点;EG多孔结构的物理吸附作用会阻碍SA分子链段的扩散,使其熔化过程中的表观活化能升高;但EG的异相成核和传热强化作用能促进SA的相变,有利于降低其过冷度,提高其相变速率。     

月桂酸/有机蒙脱土复合相变材料实验研究

采用熔融插层技术,以月桂酸为相变储能材料、有机蒙脱土为载体,制备定形相变材料(Shape-Stabled Phase Change Material,SSPCM);采用低温DSC、XRD和SEM等现代测试技术对SSPCM的热学性能与内层结构进行了研究。DSC测试结果表明SSPCM的相变温度与月桂酸的接近,其相变焓与理论计算值相似;XRD测试发现SSPCM的层间距明显大于有机蒙脱土的,表明有机蒙脱土和月桂酸相容性好,在熔融实验条件下可以形成交联的插层型结构;SEM形貌分析表明SSPCM中的月桂酸与有机蒙脱土具有良好的相容性。     

基于相变材料的太阳能电池板温度控制实验研究

对使用石蜡作为相变材料的太阳能电池板被动式散热器进行了实验。选择在相变材料中的不同位置安置格栅,在同一热流密度下,对4组散热器的瞬态热性能进行了研究。结果表明,具有格栅的相变材料散热器可用于冷却太阳能电池板。相变材料的融化情况与格栅位置和接触面积有关,加装垂直于翅片方向格栅的散热装置的散热效果较佳。     

储热降温沥青路面用相变材料的选择

针对沥青路面铺筑的实际情况,通过综合热分析(DSC/TG)和红外光谱(FT-IR)实验方法,测试并分析了多种相变材料的储热能力及高温稳定性、高温耐久性,考虑了相态变化、相变温度、过冷度、相分离现象、高温性能等因素对沥青路面实际应用的影响,并对筛选出的聚乙二醇4000进行了沥青混合料试件成型过程中的温度模拟,结果表明聚乙二醇4000作为相变储热材料掺加进沥青混合料是可行的.     

MXene/二氧化硅/六水氯化钙复合相变储热材料的制备及性能

六水氯化钙作为一类低温体储热材料, 在蓄热节能方面有着巨大的应用前景。单一的六水氯化钙相变储热材料存在导热系数低和熔化时易泄漏的缺点, 具有较大的内芯和互穿介孔孔道结构的介孔二氧化硅可以解决上述 问题。介孔二氧化硅具有低密度, 热膨胀系数小, 折射率低, 比表面积大等优点, 但其导热系数低, 需要与热性能良好的材料复合来增强导热能力。选用MXene 作为导热增强材料, 在其表面上生长介孔二氧化硅, 再把相变材料六水氯 化钙负载其中。通过综合热分析仪和红外热成像仪测定, 证明复合相变材料的储热性能、热稳定性和传热速率都有显著提升; 在烘箱中观察六水氯化钙的泄漏情况也明显被载体材料所抑制, 成功制备一种热性能和稳定性俱佳的复 合相变储热材料。     

新型相变储能材料的研究

相变储能材料技术是近年来材料领域新兴的研究热点,该技术对建筑节能、解决能源紧张有着重要的应用价值．笔者主要介绍了相变储能材料的相变机理及分类,以及利用低共熔点原理制备一种新型的“相变合金”．并采用活性炭及废弃硅藻土对制备的相变材料进行吸附．通过实验研究,制备了一种储热密度大、相变温度较低、适于在建筑结构中的固-固型相变材料．     

空气源热泵相变蓄能除霜蓄能特性实验研究

为了研究空气源热泵相变蓄能除霜过程中不同蓄热模式下的系统特性,在人工模拟环境下,对不同的蓄热模式特性进行了实验研究。实验结果表明：串联蓄热模式下,压缩机吸排气压力和温度分别稳定在0.38 MPa和1.65 MPa以及-6.9℃和75.0℃,而并联蓄热模式和单独蓄热模式下吸排气压力低至0.12 MPa和1.16 MPa,排气温度高达122.5℃。串联蓄热模式下,相变材料在蓄热过程中很好的完成相变,室内机出风温差达到18.0℃,压缩机耗功达到825 W。因此,串联蓄热模式下系统压力和温度等特性最为稳定,且蓄热过程时间较短,对室内供热影响最小,具有较强的可行性。     

接触热阻对相变耦合温差发电系统的影响

在汽车尾气温差发电系统中, 热量在传递的过程中通常要经过若干个接触界面。而界面间的接触热阻影响 着热量的传递效率和热电器件冷热两侧的实际温差, 进而影响到系统的发电性能。利用工业热风机模拟汽车运行实 际工况, 使用装载有相变材料(phase change material, PCM) 的温差发电系统, 通过涂抹不同导热系数的导热硅脂来 调节热电器件与系统间的接触热阻, 研究了接触热阻对PCM 以及系统输出电压的影响。研究发现, 同时减小热电 器件两侧与系统间的接触热阻会削弱PCM 的储热能力; 相较于减小热电器件热面与系统间的接触热阻, 减小热电 器件冷面与冷端换热器间接触热阻, 对温差发电系统输出电压的提升效果更为显著。     

不同分子量聚乙二醇的相变热性质研究

通过利用差示扫描量热法(DSC)对不同分子量的聚乙二醇(PEG)进行了相变过程中热力学参数的测定,得出聚乙二醇的贮热能力在一定聚合度范围内随聚合度的增加而增强的规律.     

寒区土壤源热泵带相变温度场数值模拟

根据传热学、渗流理论提出了寒区带相变问题土壤源热泵的数学模型及其控制方程,利用有限单元法对大庆油田某土壤源热泵冬季供暖工况下的传热问题进行了数值模拟和分析。通过与不考虑土壤冻结情况的结果对比,表明在热泵运行初期,由于冰水相变潜热的影响,土壤冻结锋面相对移动慢,土壤降低温度幅度小。随着冻结时间的增加,土壤温度分布逐渐稳定。土壤冻结时产生的相变潜热会影响土壤的传热效果。