石蜡/泡沫碳相变复合材料的制备及蓄热实验

以石蜡类正二十烷相变材料为填充材料,泡沫碳为基体材料,制备了石蜡/泡沫碳相变复合材料。采用差示扫描量热法(DSC)分析了正二十烷相变材料的热物性,通过扫描电子显微镜(SEM)分别获得了泡沫碳和正二十烷/泡沫碳相变复合材料的表面形态图像。搭建了相变蓄热装置实验台,对3种不同材料的相变蓄热装置进行蓄放热对比实验,记录并分析了相变蓄热装置温度测试数据。与正二十烷的结果对比,泡沫材料的填充大幅提高相变材料的传热性能。在蓄热过程中,泡沫复合相变材料的升温速率明显降低;在放热过程中,正二十烷/泡沫碳相变复合材料温度恢复至室温的时间比纯二十烷恢复至室温的时间减少约30%。     

泡沫金属铜布置方式对石蜡相变放热性能的影响

为改善石蜡作为相变材料导热差、蓄热时间长的问题,本文将泡沫金属铜放入填充石蜡的圆柱体蓄热箱内,设计泡沫金属铜垂直蓄热箱横截面半径方向布置、沿横截面半径方向布置、沿横截面水平方向布置3种方案,研究不同布置方案对石蜡基复合相变材料的传热影响以及石蜡/泡沫金属铜复合材料的放热特性.实验结果表明:泡沫金属铜的加入缩短了石蜡凝固...     

石蜡-泡沫铜复合相变蓄热材料热特性的研究

采用石蜡和泡沫金属铜,制备了泡沫金属铜填充量为15％的复合相变蓄热材料,并搭建了一套可视化实验系统,研究了复合相变蓄热材料在熔化过程中固液界面的变化过程.基于焓-多孔介质模型,对复合相变蓄热材料的熔化过程进行了数值模拟.研究结果表明:泡沫金属铜强化了复合相变蓄热材料的导热性能,复合相变蓄热材料的熔化时间较纯石蜡缩短了3...     

正十八烷/泡沫相变复合材料蓄热实验研究

通过实验对相变复合材料的相变过程进行研究,将相变材料正十八烷(C18)分别填充到泡沫铜和泡沫碳中来提高相变材料的导热性能,采用差示扫描量热法(DSC)分析了正十八烷相变材料的热物性。利用相变蓄热装置对三种不同材料(C18、C18/泡沫碳、C18/泡沫铜)进行蓄放热对比实验,记录温度测试数据,分析这三种不同材料的温控性能与蓄热能力,并与正十八烷的结果对比。结果表明:泡沫材料的填充大幅提高相变材料的温控性能,使蓄热装置温度分布更均匀。     

泡沫金属填充率对相变材料强化换热的机理研究

本文基于石蜡和泡沫金属铜制备了复合相变蓄热材料,设计并搭建了可视化蓄热实验装置,分析了泡沫金属铜填充率对石蜡蓄热过程的强化传热机理。实验结果表明：当泡沫金属铜的填充率从0增至2.13%时,复合相变蓄热材料的融化时间从901 s缩短至791 s,缩短了12.21%;当泡沫金属铜的填充率为2.13%时,石蜡内部的温度梯度最小,为22.52 K。此外,随着泡沫金属铜填充率的增加,复合相变蓄热材料的蓄热量从15 932 J减小至13 296 J,减少了16.55%,蓄热速率先减小后增大,分别为18.41、18.33、18.64、19.13 J/s,当泡沫金属铜的填充率为0.99%时,蓄热装置中石蜡的蓄热量为14 539 J,蓄热速率为18.52 J/s,蓄热装置的蓄热性能较好。     

新型复合相变储能材料Na/Paraffin的制备与性能分析

为提升广泛应用于相变储能领域的石蜡的导热系数,在手套箱内将导热系数高、熔点低、密度小的金属Na与石蜡复合为Na/paraffin新型相变储能材料,并对其导热系数、相变潜热及储/放热特性进行研究。结果表明:5%Na/95%paraffin复合相变储能材料导热系数较纯石蜡提高了17.6倍,储/放热速率均较纯石蜡提升了1倍;经过200次循环实验后,3%Na/97%paraffin复合相变储能材料相变温度由60.58℃下降到59.65℃,相变潜热由166.7520J·g~(-1)下降到160.5632J·g~(-1),热导率由2.33W·m~(-1)·K~(-1)减少到1.98W·m~(-1)·K~(-1)。     

石蜡-硬脂酸/石墨复合相变材料的储热性能研究

由二元相图确定出石蜡-硬脂酸二元低共熔物的质量配比为m(石蜡)∶m(硬脂酸)=17∶8,按上述配比通过熔融共混法制备出石蜡-硬脂酸复合相变材料,将石蜡-硬脂酸复合相变材料与石墨通过熔融共混法制备出石蜡-硬脂酸/石墨复合相变材料,通过储/放热实验和差示扫描量热法(DSC)对石蜡-硬脂酸和石蜡-硬脂酸/石墨复合相变材料的热性能进行了测试和表征。结果表明,石蜡-硬脂酸复合相变材料的相变储热性能好;随着石墨含量的增加,石蜡-硬脂酸/石墨复合相变材料的储/放热时间明显缩短,导热性能大幅度提高,但相变潜热逐渐降低,相变温度保持不变。制备的石蜡-硬脂酸/石墨复合相变材料具有合适的相变温度、较高的相变潜热,导热性能优良,可用于低温储能领域。     

基于孔尺度的泡沫金属强化相变储热材料传热性能数值模拟

导热系数低是影响相变储热材料应用的主要难题之一,而泡沫金属具有高热导率、高孔隙率以及高比表面积等特性,在相变材料中添加泡沫金属可实现强化传热。该文基于泡沫金属基3D微观结构W-P模型,重点分析了泡沫金属基复合相变材料有效导热系数与泡沫金属孔隙率以及孔径的关系,采用数值模拟方法利用该模型预测并验证了泡沫铝6101添加空气与水的有效导热系数,研究结果表明该模型能够精确预测泡沫金属材料有效导热系数,在此基础上预测了石蜡中添加泡沫铜的有效导热系数,结果表明,泡沫金属可以显著提高相变材料的导热系数,当泡沫铜的孔隙率为97.57%时,复合相变材料的导热系数与纯石蜡相比提高了13倍。研究结果对于相变储热材料的热物性强化研究具有一定参考价值。     

铜纳米粒子强化正十八烷相变传热性能的实验研究

针对纯石蜡(正十八烷)作为固-液相变储能材料存在导热系数小、传热性能差的缺点,采用两步法制备了铜纳米粒子质量分数分别为0%、0.1%、0.2%、0.5%、1%、2%的铜纳米粒子/正十八烷复合相变材料,并对其热物性进行了实验研究。采用瞬态热针法测量复合相变材料的导热系数。实验结果表明,铜纳米粒子可有效提高正十八烷的导热系数。利用DSC对铜纳米粒子/正十八烷复合相变材料进行热分析,结果表明,体系中添加铜纳米粒子后正十八烷的相变温度变化很小,而体系的相变潜热随铜纳米粒子质量分数的增加而逐渐减小,但减小幅度不大,因此铜纳米粒子的加入对正十八烷的蓄热能力影响较小。另外,对铜纳米粒子质量分数为1%的铜纳米粒子/正十八烷复合相变材料的热稳定性进行研究,结果表明其具有良好的热稳定性。     

泡沫石墨/石蜡复合相变储热材料的调温隔热性能

采用多次真空灌注方法将石蜡吸附到多孔的泡沫石墨中,制备出了泡沫石墨/石蜡复合相变储热材料。利用Hot Disk热常数分析仪和差示扫描量热分析(DSC)对该复合材料的热性能进行了测试,结果表明,石蜡充分吸附到泡沫石墨的蜂窝状微孔中,泡沫石墨的填充极大地强化了相变材料的导热能力。研究了将该复合材料用作墙体围护结构时的隔热和调温性能,并与普通轻质墙体材料作围护结构进行了对比,结果表明,复合相变储热材料能够有效地利用昼夜温差进行储热放热,有效地阻止了热量进入室内,可明显降低室内温度波动和最大值,提高人体舒适度,具有较好的调温隔热效果。     

膨胀石墨/石蜡复合相变储能材料的制备与性能研究

以膨胀石墨为载体,石蜡为相变储能材料,制备了复合相变材料。由于膨胀石墨良好的吸附性能和毛细作用力,石蜡能稳定存在于膨胀石墨中。采用SEM、DSC和TG对复合相变材料进行表征,结果表明:膨胀石墨吸附石蜡后仍能保持原来疏松多孔的蠕虫状,稳定吸附倍率为17倍;复合相变材料的相变温度与石蜡相似,并具有较高的相变潜热。其储热时间较纯石蜡减少了66.7%～76.7%,放热时间减少82.2%。     

泡沫铝-石蜡复合相变材料的蓄放热性能研究

采用渗流法制备的泡沫铝制作了泡沫铝-石蜡复合相变材料,对其蓄、放热性能进行了研究。结果表明:(1)复合相变材料与水的体积比为1:4、泡沫铝骨架孔隙率分别为54.81%、60.52%、64.37%、69.74%时,复合相变材料从24℃升高到66℃所需的时间分别为190s、305s、380s、395s;66℃的复合相变材料放入24℃的水中,放热时间分别为270s、355s、540s、600s,水温升高值分别为8.2℃、8.7℃、9.4℃、10.1℃;(2)对比泡沫铝骨架孔隙率60.52%的复合相变材料、泡沫铝和石蜡的蓄、放热过程,其蓄、放热时间分别为305s、60s、870s和355s、30s、1470s;(3)泡沫铝骨架孔隙率为69.74%-54.81%的复合相变材料,其理论等效导热系数在61.16 W·m-1·k-1-91.40W·m-1·k-1之间。     

膨胀石墨基复合相变材料的结构与性能研究

以膨胀石墨(EG)为载体,石蜡为相变材料,利用EG对石蜡良好的吸附性,制备了膨胀石墨基复合相变材料。采用扫描电镜、差示扫描量热仪、RC-4温度记录仪、傅里叶红外光谱仪、X射线衍射分析仪对复合相变材料的结构与性能进行了测试和表征。实验结果表明,复合相变材料是EG和石蜡的物理结合,随着EG含量的增加,复合相变材料的相变潜热和相变温度降低,但分散性提高,稳定性增强,导热性能增加;同时,蓄热时间缩短,效率增加,且蓄热过程中温度对复合相变材料相变时间影响明显;综合分析,要保证复合相变材料结构稳定和性能优良,EG的质量分数应控制在10%左右。     

环形相变单元的蓄热装置设计及运行特性

通过对圆柱和圆环相变单元进行蓄放热性能实验,发现环形结构可有效降低蓄放热时间,提高相变材料蓄放热速率。采用环形相变蓄热单元,设计了一种新型相变蓄热装置,搭建了相变蓄热实验系统,对蓄热装置运行特性进行了分析。结果表明:蓄热工况下,增加换热流体流量,提高换热流体温度,可明显提高蓄热速率;放热工况下,增加换热流体流量可加快蓄热装置的热释放速率,但流量过大相变潜热无法及时释放,在冷水补水流量为4 L/min时,可多提供约44 L温度高于40℃的热水。根据实际生活用水,对间隔用水分别为5 min和10 min两种工况进行了放热实验,同样可以满足用水需求。     

高孔密度的泡沫铜对石蜡储热性能的研究

基于石蜡和高孔密度的泡沫铜制备了复合相变储热材料,设计并搭建了一套可视化储热实验装置,分析了高孔密度下泡沫铜的填充率对石蜡储热性能的影响.实验结果表明,当泡沫铜填充率从0％增至2.15％时,复合相变储热材料的融化时间从992 s缩短至872 s,缩短了11.69％,温度梯度从23.23 K减至7.77 K,降低了66....     

无机盐/陶瓷基复合相变蓄热材料的研究

无机盐/陶瓷基新型复合相变蓄热材料既具备了显热蓄热材料和潜热蓄热材料的长处,又克服了两者的不足,具有能快速放热和快速吸热、蓄热量大、直接换热、定形等特性.综述了国内外无机盐/陶瓷基复合储能材料的研究现状,介绍了无机盐/陶瓷基复合蓄热材料的蓄热原理、组分选择和制备工艺等,总结了其存在的问题,并提出了一些解决问题的看法,展望了今后的研究趋势.     

泡沫金属相变材料熔化传热过程的数值分析

以泡沫金属为基体,孔隙中填充相变材料制成的蓄热材料为研究对象,利用FLUENT凝固/熔化模型对填充和未填充泡沫金属的两种相变材料制成的蓄热球的相变传热过程进行数值模拟研究,得到了蓄热球传热过程的温度场分布、相界面移动规律。研究表明与未填充泡沫金属相变材料的蓄热球相比,填充泡沫金属相变材料的蓄热球能显著缩短其熔化时间并提高相变材料内部温度均匀性,从而能提高蓄热装置的蓄热速率,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。     

膨胀石墨对石蜡膨胀石墨复合相变材料热工性能的影响

在石蜡中加入不同含量的膨胀石墨制备了石蜡/膨胀石墨复合相变材料,通过测定不同膨胀石墨掺量的复合相变材料的导热系数、比热容、蓄热系数、热稳定性、热膨胀系数等参数,探究了膨胀石墨对石蜡的热工性能的影响规律。结果表明,膨胀石墨的加入,复合相变材料的导热系数呈线性增大,传热能力增强,蓄热时间缩短,蓄热系数增加,使石蜡的热效率提高;同时,冷热循环过程中,热膨胀系数减小,化学结构稳定,封装效果良好,具有较好的热循环稳定性和热化学稳定性,使石蜡的热稳定性提高。     

膨胀石墨/石蜡复合相变材料相变过程的热分析

利用膨胀石墨的层状结构及其高热导率制备了膨胀石墨/石蜡复合相变储能材料。采用层状复合材料的热传导模型,通过ANSYS软件对膨胀石墨/石蜡复合相变材料的相变过程进行数值模拟。结果表明,与纯石蜡相变材料相比,膨胀石墨/石蜡复合相变材料中加入膨胀石墨的强化传热性能效果很显著。     

外墙复合相变贴片材料相变及隔热性能研究

以石蜡(Paraffin)为相变原材料,膨胀石墨(EG)为载体,借助膨胀石墨具有独特网状空隙结构和良好吸附的特性,利用熔融吸附法制备了石蜡/膨胀石墨复合相变材料,并将其与水泥混合制备了应用于建筑外墙的复合相变贴片材料,并对相关性能进行了测试。实验结果表明,90%石蜡含量能够使膨胀石墨吸附量达饱和,相变温度为41.1℃,与纯石蜡相比略有降低;相变潜热为224.7 J/g,与理论计算值相差1.14%,SEM及XRD分析结果显示,石蜡与膨胀石墨之间具有很好地热稳定性和相容性。隔热性能测试实验显示,与瓷砖贴片材料相比,惨入复合相变材料的复合相变贴片材料能够将内表面最高温度降低2.4℃,有效阻隔进入室内的热量,改善围护结构的隔热性能,具有有效降低建筑空调能耗应用潜力。