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．     

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.     

面向相变材料温度场模拟的ANSYS二次开发

利用Visual Basic语言对ANSYS进行二次开发,开发了高温相变储热系统模拟功能模块,设计了友好直观的窗口化界面,并对ANSYS命令流进行后台封装,通过直接调用后台ANSYS命令流,实现了参数化有限元分析全过程。介绍了采用VB对ANSYS进行二次开发的方法和调用ANSYS的关键技术,对相变储热材料的温度场进行模拟,为储热装置的设计及相变材料的选择提供了依据。     

高温相变储热单元模拟研究与计算

运用Fluent软件对圆形储热单元内部LiCl高温相变材料熔化过程进行二维数值模拟。模拟结果表明：不同位置的LiCl都会出现恒温＂平台＂,其平台的长度和出现的时间间隔随空间位置的不同而有显著差异;随时间的增加,储热单元储热量在相变区明显增大,其储热功率也相应出现了最大值。相变材料的导热系数、相变储热单元的形状和空间尺度以及其恒温隔热装置是改善相变储热系统储热性能的关键性因素。     

高温相变蓄热电锅炉结构优化与数值模拟

对高温相变蓄热式电锅炉内蓄热模块的结构进行优化,首先根据供暖热负荷需求对高温相变蓄热式电锅炉进行了相关设计计算,在蓄热式电锅炉供热功率确定的情况下,选用合理的高温相变蓄热材料及电加热元件.在这些条件完全相同的情况下,采用FLUENT模拟研究了平板型与锯齿型蓄热板采用2种不同布置方式的蓄热效果,通过比较4种不同模型中监测点的温度变化、不同结构的模型完成蓄热所需的时间及高温相变蓄热材料的液相率,得到:1)分流通道的布置方式更优于"蛇"形通道,除显热储热阶段提前完成外,相变储热阶段也缩小0. 22h; 2)锯齿型蓄热板的换热效果要优于平板型蓄热板,在蓄热板布置方式相同的情况下,相变储热阶段提前0. 20 h完成; 3)锯齿板分流通道(模型(d))蓄热模块的蓄热效果是较优的,其在布置方式及换热板的形貌上都得到优化,使得传热速率不仅加快,潜热储热时间也大大缩短,在相同的加热时间,得以储存更多的热量,避免了平板"蛇"形通道蓄热模块(模型(a))储热不完全的缺陷.     

稀土氧化镝对己二酸相变储热材料的热性能影响研究

采用熔融混合的方法,以己二酸为相变材料,添加稀土材料氧化镝为改性剂,制备己二酸相变储热材料。利用FT-IR、DSC、SEM等研究所制备相变储热材料的结构及性能,并通过热循环实验研究其热性能变化规律。结果表明:添加氧化镝后,材料相变温度提高,当氧化镝质量掺量为0.5%时,相变温度为151.2℃,熔化焓值最高,达259.6J/g;经过1 000次循环后,掺有质量分数0.5%氧化镝相变材料的相变焓衰减了11.8%,而纯己二酸的相变焓则衰减了16.0%,添加氧化镝后己二酸相变材料的热性能显著增强。     

膨润土/月桂酸/鳞片石墨定型储热材料的制备及性能

采用天然膨润土和月桂酸分别作为支撑基体和相变材料,通过真空浸渍法合成复合相变储热材料。结果表明,添加鳞片石墨不仅提高复合相变储热材料的导热特性,而且阻止相变材料从复合相变材料中泄露。制备的复合相变储热材料经历200次热循环实验后,仍具有较好的可靠性,具备在热能存储系统中应用的较大潜力。     

扩展表面在相变储热中的强化换热研究进展

相变储热在节能、电力调峰等领域日益得到关注,然而相变材料热导率普遍较低,导致储热系统热性能较差。文中从强化换热角度出发,对以扩展表面技术强化相变储热单元热量传递相关的翅片、热管、翅片耦合热管或泡沫金属进行了综述。文献分析表明,上述强化换热元件均可显著提升储/释热效率,翅片结构和布置方式会影响相变材料的强化换热效果;热管与相变材料普遍有着较好的相容性,其对相变过程中的均温性较好;翅片耦合热管综合利用了二者之间的传热特性,且热管数量较翅片几何参数对相变材料的凝固/熔化影响更大。在未来研究中,通过拓扑优化获取几何结构更为优异的翅片、热管以及翅片与热管耦合对相变材料传热强化的机理具有重要的研究价值。     

制备工艺对SA/ATTP复合储热材料结构和性能的影响

以硬脂酸为相变材料,以甘肃临泽工业级凹凸棒石为载体,采用热熔法和溶液浸渍法制备了2种硬脂酸/凹凸棒石复合相变储热材料,采用FTIR、XRD、DSC和SEM等手段进行了结构表征和性能测试。结构分析结果表明制备方法对材料的结构和形貌不会产生影响,2种材料具有相似的形貌和结构,SA分别以38.64%和29.13%的比例以物理作用吸附于ATTP表面。性能分析结果表明热熔法和浸渍法制备的复合储热材料其相变温度峰值分别为57.3℃和55.2℃,相变潜热分别为68.71J/g和51.79J/g,均具有较好的储热能力和化学稳定性,且储热能力和SA在ATTP表面的吸附率成正比,但热循环实验表明浸渍法制备的复合材料的热稳定性较差。结合储热性能、储热稳定性和化学稳定性的研究,证明熔融法更适合于制备建筑智能调温和建筑节能相变复合材料。     

十二醇相变储热微胶囊的制备及其热性能研究

针对相变材料在单独使用时不易储存、导热率低和相分离等问题,实验采用三聚氰胺/甲醛树脂为壁材、十二醇为芯材,采用原位聚合法制备相变微胶囊．讨论了反应时间、乳化剂用量及芯材比对微胶囊的包覆率及相变潜热的影响．采用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）表征了微胶囊的结构,利用扫描电子显微镜（SEM ）、差示扫描量热仪（DSC ）和热失重分析（TGA）对微胶囊试样的表面形貌、相变潜热及热分解性能进行了研究．实验结果表明：当温度为70℃时,乳化剂相对相变材料质量分数为4．0％,芯材投料质量分数为50％,乳化搅拌速度为3000 r/min ．所制备的相变储热微胶囊相变潜热达为64．03 J/g ,相变温度为25．08℃,热稳定性良好．     

铝硅合金热稳定性能的试验研究

利用自制热循环装置对储能铝硅合金进行热循环试验,研究了Si的质量分数12.07%的ZL102合金在不同热循环次数下的热稳定性能的变化,并对其结果进行了分析总结。试验结果表明:经过长达1 600次熔化-凝固循环后,铝硅合金的熔化起始温度随热循环次数的增加而略有上升,相变起始温度从579℃升高到584℃,熔化潜热略有下降,潜热值从537J/g下降到500.6J/g,铝硅合金在长期的热循环过程中有着优良和稳定的储热性能,可应用于高温太阳能热发电蓄热系统中。     

石蜡基复合相变储能材料的研究进展

石蜡类有机物用做相变储能材料具有相变焓高、相变温度范围广、价格低等优点,但其较低的导热系数限制了吸／放能效率的提升。添加高导热物质合成复合相变材料,用以强化石蜡类有机相变材料传热能力是非常有前景的研究方向。评述了多种石蜡基复合相变材料的合成方法及热学性能,并展望了石蜡基复合相变材料的发展趋势。     

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。     

聚乙二醇单甲醚固-固相变材料的合成与性能测试

为得到相变温度较低,相变焓较高的相变材料,以聚乙二醇单甲醚(MPEG)为软段,4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、新戊二醇(NPG)为硬段,合成聚氨酯固-固相变储能材料.利用差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)、红外光谱(IR)、偏光显微镜(POM)分析了材料的形态结构和相变行为.结果表明:所制备的相变材料具有良好的固-固相变储热性能,相变焓达到146.6 J/g,相变温度为43.92℃,且具有很好的热稳定性.相过程的变实质是相变材料中的软段MPEG在结晶态与为非晶态之间相互转化的过程.     

蓄冷空调采用相变材料作为蓄冷介质的特性研究

采用高温相变材料作为蓄冷介质的蓄冷空调成为蓄冷系统的研究热点之一。针对一种新型相变材料灌注的蓄冷球,采用ANSYS软件模拟相变材料在球内的融化过程,得到了在不同工况下蓄冷球内相界面随时间的变化以及蓄冷球内温度场随时间的分布特性,为进一步优化蓄冷系统提供了理论依据。     

原位反应烧结制备熔盐/尖晶石复合高温相变储能材料的研究

以电熔镁砂和白刚玉为镁铝尖晶石陶瓷基体原料,以氯化钾、氟化钾复合盐为相变材料,用原位反应烧结法制备熔盐/尖晶石复合高温相变储能材料,研究烧结温度、熔盐含量对熔盐/尖晶石相变储能材料性能的影响。采用XRD和SEM对材料进行表征,通过DSC分析测定材料相变潜热,结果表明,烧结温度为1 000℃和熔盐含量为40%时,所制备的储能材料的相变潜热为70.98 kJ/kg,蓄热密度为240 kJ/kg（ΔT=100℃）,储热性能较好。     

碳化硅和氮化硅在熔融铝硅合金中的腐蚀研究

研究了重结晶碳化硅（R-SiC）与氮化硅结合碳化硅（Si₃N₄-SiC）在熔融铝硅合金中的腐蚀过程,得出了在1 080 h的热循环加热条件下,R-SiC与Si₃N₄-SiC具有较好的化学稳定性,对于实际太阳能相变储能合金容器材料选择具有较好的实际应用价值.