掺杂对相变材料导热系数的影响

通过在相变材料中加添加剂的方法改变相变材料的导热系数,用激光法对改进后的试样进行了测最,对添加剂的种类和含量对相变材料导热系数的影响进行了定量分析.实验结果表明,铜粉添加剂可以显著提高相变材料的导热系数.     

导热填料对HDPE/石蜡定形相变材料性能的影响

采用熔融共混技术,在高密度聚乙烯（HDPE）/石蜡定形相变材料中添加普通石墨、氧化膨胀石墨、超声膨胀石墨以及膨胀石墨（EG）4种导热填料制备导热定形相变材料（PCM）。SEM图表明导热填料可以与HDPE、石蜡均匀混合。添加导热填料后定形相变材料的渗漏率有增大的趋势,但添加普通石墨和超声膨胀石墨时,渗漏率随导热填料含量的增加而增加,添加氧化膨胀石墨和EG时,PCM的渗漏率随导热填料含量的增加而降低。定形相变材料中添加导热填料时其热导率有显著提高。添加EG时,定形相变材料的热导率提高最多,提高率达144.7%。     

纳米流体导热系数影响因素分析

为了全面分析纳米流体的稳定性及导热系数影响因素,采用两步法配置了以去离子水和乙二醇为基液的氧化铝纳米流体,并添加了不同种类的分散剂.利用紫外可见分光光度计对纳米流体吸光度值进行测试,并基于Hot Disk热物性分析仪测试其导热系数.结果表明：吸光度法可有效评价纳米流体稳定性,但需要考虑分散剂对基液吸光度值的影响.超声波振荡可破坏粒子团聚,且当超声时间为1h时纳米流体稳定性最佳.分散剂、粒子体积分数、温度、基液等因素均会影响纳米流体的导热性能.当温度为50益时,添加质量分数0.2%的PVP分散剂,体积分数为0.5%的氧化铝-水纳米流体导热系数提高约20%.纳米流体可有效提供工质导热系数,提升系统散热性能.     

复合墙体中相变层相对导热系数计算方法

目前相变材料已初步进入工程应用阶段,由于传热过程受比热、导热系数变化及相变作用的影响,相变材料不能像普通材料一样利用导热系数进行材料比选,其热工设计指标的选择具有一定的困难.为此,提出相对导热系数作为相变材料比选的热物性指标,并给出相应的计算方法用以指导相变墙体的热工设计.在一定环境条件下与定物性材料导热能力相同的导热系数定义为相变应用周期内相变材料的相对导热系数.根据此方法计算得到中国不同地区复合墙体相变层的相对导热系数,通过该参数直观地反映出相变材料层全年的动态传热特性,从而对相变材料在不同地区建筑中的应用效果进行评估.通过将不同相变层的相对导热系数进行对比,得出不同相变材料在建筑中的应用效果差异较大.本文提出的相对导热系数能够为不同环境条件下相变材料的优选进行有效指导.     

多孔材料有效导热系数的试验研究

本文根据多孔材料的传热特点,修正了气孔内辐射的传热计算,发展了辐射当量导热系数的新概念,建立了多孔材料有效导热系数的数学模型,推导出计算多孔材料有效导热系数的计算式。试验结果和有关文献的试验结果均证明:该模型更加符合多孔材料的实际情况,计算精度更高。     

波纹管对纳米复合相变材料蓄放热性能影响的试验研究

以纳米复合材料作为相变蓄热材料,加工制作了相变蓄热装置,并搭建了蓄热器热性能实验台,对传热元件分别为光管和波纹管的蓄热容器进行了相变蓄热实验,测量了相变材料的温度并通过数据采集仪进行数据采集,整理绘制了在不同条件下的温度时间曲线并进行了分析讨论。结果表明波纹管能够加快热媒体在波纹管中的流动,缩短蓄热所需时间,并且提高放热速率。     

石墨填充复合相变储能材料导热性能和稳定性能研究

以三水醋酸钠作为储能单元、环氧树脂为载体制得复合相变储能材料,它在熔点温度时表现出很强的稳定性和储能效果.通过向复合相变储能材料中添加导热率高的且具有多孔吸附性的膨胀石墨,可进一步提高导热性能和密封性能.结果表明,当三水醋酸钠质量分数为60％,膨胀石墨为5％时,相变储能材料相变焓为148.5 J/g,导热率为0.891 W/(m℃),且稳定性良好.     

乙二醇单硬脂酸酯-十六醇复合相变材料的热性能

以乙二醇单硬脂酸酯(EGMS)和十六醇(H)为原料,采用熔融共混法制备EGMS-H复合相变材料。利用X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱分析(FT-IR)对复合相变材料的结构和组成进行表征,并通过差示扫描量热法(DSC)、热导率测试仪及步冷曲线考察复合相变材料的热性能。结果表明:EGMS和H复合后形成简单机械混合物;当EGMS和H的质量比为1∶1时,形成低共熔混合物,低共熔点温度为41.6℃;体系复合相变时平均传热速率较纯十六醇下降了41.13%;EGMS-H复合相变材料导热系数最低为0.227 6 W/(m·K),相对于纯EGMS或H,具更长的保温时间。     

纳米流体导热系数研究

用热丝法测量了分别由氧化铝纳米粉体和碳纳米管加入到多种基体液体中制备成的系列纳米流体的导热系数,研究了纳米流体导热系数相对增加量（增加率）与固相体积含量、基体流体导热系数以及粉体种类的关系。结果表明,纳米流体导热系数增加率随固相体积含量的增加几乎呈线性增大,并随基体流体导热系数的增大而减小,在相同条件下,含碳纳米管纳米流体的导热系数增加率大于含氧化铝纳米粉体纳米流体的导热系数增加率;纳米流体导热系数增加率远比现有理论（如H＆C模型）预测值大,受各种因素的影响表现出特异性。     

多相物质的有效导热系数

对由固体球状颗粒和经历了相变的充填物所组成的多相充填床建立了数学模型,对充填物的熔化和凝固过程进行了数值计算,并在此基础上计算了由不同相所组成的区域内的有效导热系数,运用特殊的数学方法处理相变过程中潜热的释放或吸收,分析了导热参数的变化对有效导热系数的影响,得出有效导热系数的计算结果;对于玻璃球－冰充填床,为１．５６Ｗ（ｍ·Ｋ）,和实验结果的相对误差为２．５％;对玻璃球－水充填充,为０．７８Ｗ／（     

碳纳米管填料对相变储能式热沉性能的影响

为了评估纳米复合相变材料在相变储能式热管理技术中的应用潜力,采用实验方法研究碳纳米管填料对相变储能式电子器件热沉瞬态性能的影响.选用十六醇为基底相变材料,以多壁碳纳米管为填料制备了不同质量分数（0.3%、1%和3%）的纳米复合相变材料,对复合相变材料的关键热物性进行表征.在短时较高热流密度（高达7.0 W/cm2）加热条件下,比较热沉（分为有翅片和无翅片2种结构）的瞬态性能随纳米复合相变材料中碳纳米管质量分数的变化规律.实验结果表明,在添加了碳纳米管填料之后热沉的性能较采用纯十六醇的工况有所削弱.虽然加入碳纳米管后纳米复合相变材料的导热系数有所提升,但黏度的急剧增加极大地削弱了熔化过程中的自然对流效应,从而抵消了导热强化所带来的性能提升.     

颗粒团聚对水基铜纳米流体导热系数影响机理研究

研究表明纳米颗粒团聚影响纳米流体的导热系数,但颗粒团聚对导热系数的影响机理尚不清晰.文中构建水基铜纳米流体模拟体系,采用平衡分子动力学方法分析颗粒团聚行为对纳米流体导热系数的影响规律与机理.结果表明,铜颗粒发生团聚导致纳米流体的导热系数升高.纳米流体体系中铜颗粒表面存在致密水分子吸附层,不同颗粒水吸附层间强吸引作用是颗粒相向运动与发生团聚的驱动力.通过分析影响纳米流体导热系数的动能、势能及应力贡献项发现,颗粒发生团聚后颗粒势能绝对值增加,是引起纳米流体导热系数升高的主要原因.     

复合吸附剂的传热传质性能：Ⅰ.导热系数

采用并联模型对膨胀石墨压块基材复合吸附剂的传热性能进行了研究,建立了导热系数模型。比较模型分析和文献中实验测试结果,本文中理论模型预测值的平均误差约6%,最大误差小于20%。吸附后的预测结果更接近于实验值,误差在10%以内。和文献中的理论模型相比,本文中模型的结果和实验较吻合,验证了理论模型的有效性。     

导热界面材料及导热填料Al2O3的技术研究

介绍了导热界面材料的分类、主要技术指标、导热机理,并论述了作为导热填料Al₂O₃的技术指标对导热界面材料性能的影响,讨论了Al₂O₃的形貌对填充性能的影响。结果表明,颗粒形貌越规整,体系黏度越低,填充率越高,以及颗粒结晶程度越高,热导率越高。并阐述了填料Al₂O₃的杂质对导热界面材料的性能影响,最后提出导热填料Al₂O₃技术发展趋势。     

复合泡沫塑料等效导热系数的数值模拟

通过有限元分析软件ANSYS中APDL参数化语言二次开发编程,建立了空心玻璃微球填充酚醛树脂复合泡沫塑料空间随机分布模型。选取代表体积单元进行有限元分析,模拟了不同空心玻璃微球填充量下复合泡沫塑料等效导热系数的变化。研究表明:空心玻璃微球有效阻隔了体系内热流的传递,提高了复合泡沫塑料的隔热性能,随着微球含量的增加,体系的等效导热系数由纯环氧树脂的0.203 W/(m·K)减小到体积分数40%填充量时的0.138 W/(m·K)。引入经典模型和实验数据进行验证,与经典模型相比,有限元分析方法更能准确模拟复合泡沫塑料等效导热系数的实际情况。     

复合相变储能材料的选择

相变材料的选择主要依据是相变温度。根据实验要实现的致冷目标，依次选定相变温度，再据相变温度选择相变材料。通过加入适当比例的成核剂和增稠剂，以解决无机相变材料的主要问题：过冷现象和分层现象。     

纳米填料对储能式散热器性能影响的数值研究

针对储能式电子器件散热器性能受相变材料较低导热能力限制的问题,采用添加高导热纳米填料的方法提高相变材料的表观导热系数,并对储能式散热器的性能提升潜力进行分析. 在短时大功率加热(热流密度为10 W/cm2)的条件下,对以二十烷为相变材料的储能式散热器在添加碳纳米管填料之后的工作过程(熔化和凝固传热)进行了三维数值模拟. 结果显示,由于相变材料表观导热系数的提高,散热器的性能随碳纳米管添加量的增加而提升,其提升程度与添加量呈近似线性相关| 当加入体积分数为10%的碳纳米管时,散热表面的最大温升相对于无碳纳米管的情形降低了8 ℃,散热器的等效总热阻则降低了14%,说明该方法是提高储能式散热器性能的有效途径．     

载体材料表面性质对定形相变材料相变行为的影响

为了研究载体材料与相变材料的界面相互作用机制,以聚乙二醇(PEG)为相变材料、分子筛MCM-48和有序介孔碳CMK-5为载体材料,采用物理共混的方法制备PEG/MCM-48和PEG/CMK-5两类定形相变材料.利用氮气吸附、TEM、FT-IR、XRD和DSC等表征技术,研究定形相变材料中载体材料的表面性质对相变材料PEG的定形能力、结晶度、相变行为的影响规律.研究结果表明,CMK-5和MCM-48具有相似的有序介孔结构,但是其化学组成不同;CMK-5与PEG的界面相互作用力弱于MCM-48与PEG的界面相互作用力.因此,PEG在CMK-5中的结晶度和相变焓均大于其在MCM-48中的结晶度和相变焓.     

生物质基三维多孔异质定形复合相变材料的制备

定形复合相变材料是一种新型复合相变材料,通过控制材料所在周边环境温度及工作热源,实现对温度的调控,克服了新型清洁可再生能源传递能量不稳定、波动性大及间歇性的缺点。其制备简单、使用方便、可循环利用、环境友好,且在相变过程中性能稳定,近年来获得较快发展。将生物质基大豆蜡与食用油合理调配,获得了适宜人类居住温度范围的二元相变芯材;同时利用脱木素的方法脱除木质纤维材料中的木素组分,得到稳定的多孔纤维材料作为支撑载体;再利用真空浸渍对相变芯材进行封装处理,构筑了三维多孔异质定形复合相变材料。实验利用扫描电子显微镜(SEM)、显微CT、孔隙率、X射线衍射仪等,研究材料表面、内部结构和力学性能;利用傅里叶红外光谱仪、差示扫描量热仪(DSC)、热重、热导率测试仪、热红外成像仪等,研究材料的储热、控温性能及传导热机制。结果表明,以生物质木纤维多孔材料为主体构筑的三维网络骨架,为相变芯材提供了优异的支撑能力和定形作用,解决了相变芯材易泄露的问题。最后通过搭建房屋模型进行控温实验,验证了该定形复合相变能材料在新型节能建筑及温度智能调节等领域的应用可行性。     

地埋管换热器回填材料导热系数实验研究

实验研究了水泥型号、骨料类型、骨料粒径、膨润土含量对回填材料导热系数的影响,以及膨润土含量对回填材料稠度的影响.研究发现:PO42.5水泥的导热系数稍大于PO32.5的导热系数,回填材料导热系数随砂子粒径的增大而增大,骨料为石英砂的回填材料导热系数要明显大干骨料为河砂的导热系数;同时回填材料的导热系数随膨润土含量的增加先增加后减小,回填材料的流动性随膨润土含量的增加有所降低.