空调蓄冷材料及蓄冷球内非固定融化问题的研究

通过实验方法研究了空调蓄冷材料的相变温度、相变潜热和比热等热学性能。并对该种蓄冷材料制成的蓄冷球进行了释冷特性的研究,探讨了蓄冷球内固液密度差引起的固态物上浮对蓄冷球融化释冷的影响,得到了融化率随时间的变化关系。结果表明:该蓄冷材料融解热为149.4kJ/kg,相变温度为7.9℃,该相变材料可作为空调蓄冷材料,蓄冷球的直径及固液密度差对融化释冷特性有较大影响。     

蓄冷球内高温相变材料蓄冷特性的研究

针对一种自行开发具有较高融点的新型高温相变材料进行了蓄冷特性的理论与实验研究，得到了在不同工况下蓄冷量和球内相界面位置随时间的变化关系。结果表明实验数据与理论计算基本相符，并分析了实验数据与理论数据之间存在的误差原因。所得到的结论对蓄冷装置的节能设计和工程应用具有一定的参考价值。     

混合有机材料相变特性实验研究

通过改变混合物的成分配比可以有效地改变混合物物理特性，使其满足某一特定需求。实验研究了一种适用于蓄冷过程的有机混合相变材料，其相变温度范围为６－８℃，具有较好的凝固和熔化特性，没有出现通常的过冷现象，球内实验表明，Ｓｔｅ数和球体直径是影响相变时间的两个重要因素。     

平板蓄冷单体内凝固传热特性理论研究

本文建立了描述相变蓄冷材料在平板蓄冷单体内凝固时两相界面变化规律的数学模型,并求解得到了固相区温度分布、相变凝固厚度及相变凝固速率随时间的变化关系。该模型能较好地描述整个相变凝固过程,可为平板蓄热器的设计及分析提供理论依据。     

双层相变材料组合式蓄冷装置的性能研究CSCD

实验测试了两种相变温度分别为-5.4℃和-9.6℃、相变焓分别为132 kJ/kg和173 kJ/kg的十三烷和十二烷在不同组合模式下对蓄冷装置温度变化的影响。结果表明,十三烷在外层、十二烷在内层的组合模式,尽管总相变潜热在所有组合中仅排第三,但蓄冷装置将内壁温度控制在0℃以下的时间最长,与双层同为十二烷的工况相同,高于双层同为十三烷及十三烷在内十二烷在外层的模式。相变温度更高的材料在外层,可以降低环境热量传递至蓄冷装置内部的速率,延长蓄冷时间,有利于提高蓄冷装置的性能。     

NaCl共晶盐相变球堆积床气流蓄冷特性

相变蓄冷在建筑空调、家用冰箱和食品储存等领域应用广泛。相变球堆积床是一种典型的蓄冷系统,具有结构简单和蓄能密度大等特点。文中以NaCl共晶盐为蓄冷介质,建立了低温柱状垂直堆积床传热模型,计算了不同蓄冷球尺寸、堆积床高径比和空气质量流量条件下的蓄冷量和空气进出口压降。结果表明:在堆积床体积相同时,减小蓄冷球直径能够增加堆积床的蓄冷量,但堆积床进出口压降会增大;减小堆积床的高径比能显著提高堆积床的蓄冷速率,同时减小压降;增加入口空气的质量流量能明显提高蓄冷速率,而空气进出口压降则随之增大。     

蓄冷球凝固的FLUENT数值模拟研究

利用计算流体力学软件FLUENT凝固／熔化模型对一种相变材料蓄冷球的凝固过程进行数值模拟研究,得到了在第一类边界条件下蓄冷球凝固过程的温度场分布,相界面移动规律,并分析了凝固时间与壁面温度和球径的关系。本文所得到的结论对相变问题的数值模拟以及相变蓄能装置的设计具有重要的参考价值。     

相变蓄冷原理及其应用

冷量储存是工业生产和日常生活中许多地方需要用到的一种能量储存形式，也是一种节能的重要方式。目前，工业生产中冷量的储存和运用大多是采用显热原理，而采用相变潜热原理进行冷量的储存和运用，近几年来国外、国内都开始了研究和应用。本文在阐述了相变蓄冷原理之后，对相变蓄冷介质、相变蓄冷设备及其应用进行了较深入的探讨。相信，本文对利用相变蓄冷原理进行冷量储存和节能工作的发展，会有一定裨益的。     

蓄冷平板相变换热器凝固传热特性研究

本文建立了蓄冷平板相变换热器中蓄冷平板单体凝固过程变化规律的数理模型,并用一种简便方法求解了凝固过程非稳态移动界面传热问题,获得了有关传热速率,界面移动,载冷剂出口温度的变化规律,讨论了蓄冷平板相变换热器的传热特性。     

蓄冷球在流场中凝固过程的数值模拟

通过CFD软件模拟了单个共晶盐蓄冷球在蓄冷槽中的凝固过程.在整个充冷过程中蓄冷球表面与外围载冷剂流场换热直至完全凝固.模拟中发现,由于整个流场的流速较低,蓄冷球凝固初始阶段球表面的自然对流对流场的影响不可忽视,同样也影响球体本身的热通量.模拟结果表明蓄冷球在负向流动流场中所需的凝固时间小于正向的凝固时间.     

Research progress on heat transfer enhancement technology of phase change energy storage

相变储能是通过相变材料吸/放热过程来实现能量储存的技术,它能够解决热量供需时间、空间和强度上的不匹配,并以其高储能密度成为储能领域的研究热点,但由于相变材料的热导率较低,使其应用受到限制。针对相变储能材料熔化/凝固过程中热导率低引起的传热速率慢的问题,从优化储能设备结构、添加剂提高相变材料热导率以及联合强化传热技术三方面综述国内外相变材料储能强化传热技术的最新进展。通过比较各种强化传热方式的优劣,实验和模拟均显示复合强化传热即可解决相变材料热导率低,又增大传热面积,从而提高相变材料的传热性能;多孔金属作为导热添加剂增强导热效果更好;并提出了相变储能强化传热技术未来需要解决的相关技术难题。     

Thermal energy storage of phase change materials in the solidification process inside the quasi-square heat exchanger: CFD simulation

The high latent heat of phase change materials (PCMs) makes them one of the most important sources of heat energy storage systems. However, due to the slow rate of heat transfer in these materials, using conductive materials such as fins and nanoparticles could improve the thermal efficiency of these energy storage systems. So in this article, cross-shaped fins and Copper(II) oxide nanoparticles with different synthesized forms and various volume fractions have been employed to increase the thermal efficiency of paraffin PCMs. In this simulation, three fin models based on the installed size, the shape of the synthesized nanoparticles in brick, cylindrical, and platelet forms, and the nanoparticle volume fraction of the Copper(II) oxide is 1%–4% are studied. Increasing the volumetric ratio of nanoparticle and shape coefficient decrease the time of solidification, while increasing the length of the cross-shaped fins raises the solidification rate and improves heat transfer. Finally, it was found that when the inner and outer walls play a role in the solidification process at the same time, the solidification rate will increase by more than 66% as more zone of the surface is exposed to cold.     

纳米复合相变材料固液相变储能过程研究进展

对纳米复合相变材料固液相变储能过程的若干最新研究进行了回顾,从相变储能系统的动态性能和典型的凝固、熔化传热过程两方面总结了相关研究的进展,并重点评述了数值模拟研究中纳米复合相变材料有效热物性预测方法的适用性及其与实验结果之间的偏差,最后对纳米复合相变材料固液相变储能过程的未来发展和重点研究方向进行了展望。     

严寒地区单体建筑太阳能-相变墙系统蓄热特性研究

利用太阳能对水加热并通入相变墙进行蓄热,对减少严寒地区单体建筑供热能耗有重要意义。以大庆市某单体建筑为例,结合该地区太阳能分布特点及建筑热负荷大小,对适用于该地区的太阳能-相变墙系统进行集热与储热能力计算,并采用CFD方法研究单一工况下该系统的热工变化规律及不同热水参数、换热管规格对相变墙蓄热特性的影响。结果表明：该相变墙热稳定性良好,但受自然对流影响,底部相变材料熔化较慢;管径DN25、入口流速0.3m/s、供水温度310.15K、回水温度309.15K、管间距107mm可使相变材料在4小时内完成蓄热,平均节能率为31.8%。研究结果可望为降低严寒地区建筑供热能耗提供新思路。     

A new type of phase change heat storage tank in solar energy combination system

介绍了一种新型笼屉式相变蓄热水箱,通过实验测试对比分析相变蓄热水箱与普通蓄热水箱对太阳能组合系统的太阳能保证率及系统能效比的影响。实验表明：同等水箱容积,使用相变蓄热水箱时太阳能集热系统的小时集热量为普通蓄热水箱的3.7倍,相变蓄热水箱有利于提高太阳能保证率及系统能效比。在太阳能辐照强度相似的情况下,相变蓄热水箱会使太阳能保证率平均提高72%,使系统能效比平均提高26%。同时相变蓄热水箱可减少夜间水箱上部的热损失,使水箱上部水温降减少50%。     

Form-stable phase change materials for thermal energy storage

The present paper considers the state of investigations and developments in form-stable phase change materials for thermal energy storage. Paraffins, fatty acids and their blends, polyethylene glycol are widely used as latent heat storage component in developing form-stable materials while high-density polyethylene (HDPE), styrene-butadiene-styrene (SBS) triblock copolymer, Eudragit S, Eudragit E, poly (vynil chloride) (PVC), poly (vynil alcohol) (PVA) and polyurethane block copolymer serve as structure supporting component. A set of organic and metallo-organic materials with high transition heat in solid-solid state is considered as perspective for-stable materials to store thermal energy. Another perspective class of form-stable materials are the materials on the basis of such porous materials as expanded perlite and vermiculite impregnated with phase change heat storage materials. The technology of producing new form-stable ultrafine heat storage fibers is developed. It opens availability to produce the clothers with improved heat storage ability for extremely cold regions. The perspective fields of application of form-stable materials are discussed. The further directions of investigations and developments are considered.     

脂肪醇相变蓄能特性的数值模拟

利用FLUENT凝固/融化模型对多种脂肪醇在蓄能球内的凝固过程进行数值模拟,得到了蓄能球液相随时间的变化规律。针对适用于常规空调工况的十醇,分析了凝固时间与壁面温度、球径和导热系数的关系,对脂肪醇在蓄能领域的应用具有一定的参考价值。     

可用于冷链物流相变材料的研究进展

简述了相变材料(PCM)的分类和特点。根据冷链物流对温度的不同要求,将可用于冷链物流相变材料分为冷藏用和冷冻用相变材料两大类。针对固-液相变材料在液态时易发生泄漏的问题,介绍了相变材料微胶囊、泡沫金属和高吸水性树脂(SAP)等相变材料载体的研究现状。分别阐述并分析了无机相变材料、有机相变材料和无机-有机相变材料的特点及其研究进展,针对不同相变材料存在的相分离、过冷、腐蚀和导热系数小等问题,介绍了相应的解决方案。最后,指出了相变材料在冷链物流领域应用中仍然存在的一些问题,展望了冷链物流用相变材料的发展方向。     

Thermal performance of myristic acid as a phase change material for energy storage application

Thermal performance and phase change stability of myristic acid as a latent heat energy storage material has been studied experimentally. In the experimental study, the thermal performance and heat transfer characteristics of the myristic acid were tested and compared with other studies given in the literature. In the present study is included some parameters such as transition times, temperature range, and propagation of the solid–liquid interface as well as heat flow rate effect on the phase change stability of myristic acid as a phase change material (PCM). The experimental results showed that the melting stability of the PCM is better in the radial direction than the axial direction. The variety of the melting and solidification parameters of the PCM with the change of inlet water temperature is also studied. The results show that the better stability of the myristic acid was accomplished at low inlet water temperature compared with the obtained results at high inlet water temperature. We also observed that while the heat exchanger tube is in the horizontal position, the PCM has more effective and steady phase change characteristics than in the vertical position. The heat storage capacity of the container (PCM tube) is not as good as we expected in this study and the average heat storage efficiency (or heat exchanger effectiveness) is 54%. It means that 46% of the heat acrually lost somewhere.     

蓄能互联热泵系统相变装置熔化与凝固过程特性分析

介绍了一种新型的蓄能互联热泵系统。利用数值模拟的方法对填充石蜡C17的球型蓄热单元的熔化与凝固过程进行研究,分析了球壁温度、相变单元尺寸和相变材料初始温度三种影响因素对熔化过程和球壁温度对凝固过程的影响。通过对两个过程对比发现相变单元尺寸对相变过程影响最大,在相同温差条件下完全熔化时间少于完全凝固时间,熔化过程中始终存在的石蜡-壁面与液相石蜡-固相石蜡之间的对流换热过程增加了熔化速率。