石蜡复合混凝土太阳能相变蓄能炕系统的热性能研究

设计了一种以相变材料石蜡与混凝土相结合相变蓄能炕采暖系统,并将其与传统火炕、纯混凝土炕和纯石蜡炕进行了对比分析.在供热温度35℃、供热流量0.95L/min实验条件下,测试了系统炕面温度、石蜡温度、进出口温度和炕面热流密度等参数.实验结果表明:石蜡混凝土炕面温度分布均匀,其炕头、炕中和炕尾温度无明显差异,供热效果与纯石蜡炕相近,且系统初投资比纯石蜡炕节省了30%.石蜡混凝土炕面平均温度为33.29℃,比传统火炕高10℃,炕面降温速率却仅为传统火炕的15%.与纯混凝土炕相比,由于结构不同,石蜡混凝土炕体在炕面平均温度、夜间温度下降速率、炕面热流密度和供回水温差特性上均优于纯混凝土炕.     

蓄能型太阳能热泵系统中复合材料蓄热过程研究

设计了一种分季节蓄能型太阳能热泵热水系统,集太阳能集热容器、相变储能容器、热管于一体,利用Fluent软件对蓄能型太阳能集热器开展了数值模拟,使用Solidification/Melting和VOF模型模拟癸酸/62#石蜡复合相变材料蓄热过程,并采用Boussinesq近似法考虑了自然对流的影响. 结果表明,在集热器内只充灌单一相变材料不能满足不同季节蓄能型热泵系统的供热水需求. 由癸酸和62#石蜡组成的复合相变材料在蓄能过程中出现了两个相变温度,分别在32.66 ℃和59.45 ℃,可以满足本系统不同季节的蓄热需求. 蓄热过程中,由于癸酸和62#石蜡本身密度差以及浮升力的影响,真空管纵向截面出现了温度分层现象. 结果可为复合相变储能材料的推广应用提供可靠的理论依据.     

太阳能辅助火炕供暖系统热工性能

目的研究毛细管网型太阳能辅助火炕供暖系统的热工性能和效果.提出利用毛细管网型火炕的供暖模式,提高炕面的舒适性.方法利用数值模拟和实验测试两种手段分析两个对比房间的炕面温度和室内温度的变化趋势和规律.结果测试数据显示普通房间炕头、炕中、炕尾的平均温度分别为65.7℃、43.28℃、39.82℃,炕面温差大于20℃,而采用该系统的房间炕头、炕中、炕尾的平均温度分别为51.34℃、38.26℃、33.79℃,普通室内房间平均温度为12.2℃,太阳能辅热火炕房间室内平均温度为18.5℃,比普通房间室内平均温度高6.3℃.结论毛细管网末端热惯性小,运行时室内温度迅速升高,炕面的温度分布比普通火炕均匀,可依据主观意愿实时改善室内热环境,辅助火炕运行时有效地改善了农居室内及炕面的热舒适性.     

水蓄能床与相变蓄能床的性能对比及模拟优化

针对传统供暖方式污染环境、不节能、不安全等弊端,设计了一种新型蓄能床,蓄能介质为高比热的水和拥有潜热的相变材料.通过供水温度35℃、40℃和45℃3组实验测量的床面温度和散热量,来比较水蓄能床和相变蓄能床的热工性能.结果表明:40℃为最佳供水温度,该温度下水储能和相变储能的床面平均温度分别为35.3℃和32.9℃,均在人体可适应温度29~37℃范围内,但结合人体舒适温度为30~35℃的特点相变储能明显优于水储能.随供水温度的提高,床面升温速度加快,相变床升温变化更显著.白天水蓄能的床面温度比相变蓄能高2℃左右,但睡眠阶段相变蓄能热稳定更好.床面散热量两者相差不多,但夜间相变床存在恒温放热阶段.此外,通过模拟相变材料的加热融化过程,分析了管径、供热温度、管间距和相变材料导热系数对融化速率的影响,结果表明:以上4种因素对融化速率均有不同程度影响,减小管间距和增大导热系数可有效增大融化速率.     

太阳能蓄能/蒸发/集热器性能研究

提出了一种新型的太阳能蓄能/蒸发/集热器,建立了蓄能/蒸发/集热器的相变传热数学模型,得到了充灌石蜡或癸酸的蓄能/蒸发/集热器在蓄能过程中温度场和液化率随时间的变化规律.在南京地区春季典型工况下对充灌水、癸酸或石蜡作为蓄能材料的太阳能蓄能/蒸发/集热器管内温度进行了实验对比研究,结果表明充灌石蜡或癸酸等相变材料,可将白天的太阳能储存下来在夜间利用.并对充灌三种介质的蓄能/蒸发/集热器瞬时集热效率随太阳辐射的变化规律进行了研究,分别拟合得到了瞬时集热效率公式,结果表明充灌石蜡的太阳能蓄能/蒸发/集热器瞬时集热效率最高.     

直接蒸发式三套管蓄能换热器的蓄冷特性

为解决单一节能技术的局限性,采用相变温度为6℃的有机相变材料,结合三套管蓄能换热器,用一种蓄能换热器,与空气源、太阳能热泵组成集成系统.通过建立三套管蓄能换热器的数学模型,模拟了三套管蓄能换热器直接蒸发蓄冷动态特性,结果表明：通过与传统的冰蓄冷比较,高温相变材料蓄冷比冰蓄冷平均蒸发温度高10℃左右,高温相变材料蓄冷的C...     

新型蓄能砂浆在地板供暖系统中的应用研究

相变蓄能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研究价值.文章将硅藻土和膨胀石墨作为吸附基体,吸附适合相变点的石蜡相变材料,制成三元复合相变蓄能材料掺入水泥砂浆中,并以火电厂炉渣代替黄砂作为砂浆中的细骨料,制成轻质高强蓄热地板,同地暖系统相结合,并利用太阳能或者工业废热等清洁能源对相变材料进行间歇式蓄热,以达到节能环保的功效.对制成的相变蓄能地板模型进行热工性能模拟的试验结果表明:相变蓄能地板具有良好的蓄热能力和经济环保效益,可以作为今后南方冬季取暖的一条有效途径,以缓解南方因采用集中供暖而造成能源紧缺的问题.     

一体化太阳能热泵热水器运行特性的实验研究

介绍并研究了一种新型集热／蓄能／蒸发一体化太阳能热泵热水器系统（SHPWHICSE）．该装置将真空管集热器、蓄能容器和蒸发器集于一体,通过相变潜热吸收并储存大量太阳能．根据相变材料（石蜡）在吸、放热过程中温度的变化计算蓄热量,确定相变材料中储存的热量能够满足系统热负荷．定义了一体化太阳能热泵系统的得热效率,并和直膨式太...     

绝热式水浴量热计对蓄能材料性能参数的测量

设计了一套绝热式水浴量热计,用于对蓄能材料的比热容和相变潜热进行测量.提出了标定量热计热容、散热量和搅拌器功率等参数的数学模型,通过实验对这些参数进行了标定.使用量热计对水和铜在3个温度下的比热容,以及冰和石蜡的相变潜热进行了测量,测量结果与这些参数的参考值很好地吻合.绝热式水浴量热计可以方便而准确地对蓄能材料的性能参数进行测量.     

蓄能型振荡热管太阳能集热器性能研究

本文设计了一种蓄能型振荡热管太阳能集热器,将其应用在蓄能型振荡热管太阳能热泵系统中,实现太阳能分季节全天候利用,提高能源利用率.使用Gambit软件建立蓄能型振荡热管太阳能集热器的三维模型,并利用Fluent软件对蓄能型振荡热管太阳能集热器中相变材料的蓄热过程进行了模拟研究,得到不同集热器结构参数、集热器内蓄能材料、太阳辐射强度、外界换热条件等对其温度场、液化率等的影响.根据模拟结果,振荡热管间距选17 mm,真空管后增设金属反射板,集热管内采用复合相变材料,夏季利用高温相变材料蓄热直接加热热水,冬季利用低温相变材料给热泵蒸发器供热,从而提高系统整体性能.     

蓄能供热型太阳能集热器结构优化

提出一种蓄能供热型太阳能集热器,将太阳能真空集热管、重力热管蒸发段、热泵蒸发器和相变材料集于一体,可有效克服太阳辐射波动性影响,结构紧凑,集热效率高. 利用FLUENT软件模拟研究蓄能供热型太阳能集热器内相变材料的蓄放热特性. 对比分析集热器内不同结构:重力热管蒸发段和蒸发器管路采用并排布置或三角布置时相变材料的温度场和速度场,结果表明,并排布置方式优于三角布置方式,相变材料完全熔化时间可缩短22.6%,完全熔化时相变材料储存的热量更多. 研究集热器倾斜角度对相变材料蓄热/释热过程的影响,结果表明,蓄热过程倾斜放置比竖直放置时相变材料的完全熔化时间缩短了约28%,而释热过程完全熔化时间不受倾斜角度的影响. 最后研究了相变材料的相变温度和相变潜热对相变过程的影响,结果表明,在能够满足相变材料蓄热所需的相变温度范围内,应选取相变温度较低、相变潜热较大的相变材料.     

太阳能蓄能通风系统理论模型

建立一个太阳能蓄能通风系统的理论模型,以计算该系统白天蓄热量和夜间通风量.以昆明市气象参数为依据,分析了采用相变材料的相变温度分别为38、44、50、63℃时,该系统通风量与烟囱倾角的变化关系.计算结果表明,对于不同相变材料,无论在何倾角下,他们的蓄热量大小趋势都是一致的,即相变温度越高,蓄热量越小.综合考虑通风量和通风时长2种因素,系统最佳倾角应该为45°,而最佳相变材料应为38℃十四烷酰.     

太阳能蓄热石蜡类相变材料循环稳定性

研究了石蜡54号~56号、56号~58号、58号~60号相变材料的热稳定性,其相变温度在50~60℃之间.利用差示扫描量热(DSC)技术测定了经过1次、100次、200次、300次反复热循环的相变材料的相变温度和相变潜热,实验结果表明:随着热循环次数的增加,相变材料的相变温度和相变潜热的变化很小. 更多还原     

严寒地区农村住宅热环境模拟分析

目的 研究传统采暖方式下农村住宅的室内的温度和气流组织分布,评价室内热舒适性.方法 以农村住宅采暖房间为研究对象,通过对农村住宅的采暖房间实地测试,建立该采暖房间的数学和物理模型,室内空气自然对流,采用k-ε模型进行描述,使用Airpak软件对在传统采暖方式下农村住宅的室内热环境进行数值模拟分析.结果 通过25～ 30 d的实测,得到室内全天平均温度是8.5℃,以20:30时刻为例,炕面上方测点温度高于地面上方测点2℃左右,以这个时刻的条件作为模拟对象,计算出室内地面活动区平均温度10℃,炕面上方平均温度稍高于12℃,与实测值基本相符.结论 农村住宅依靠火炕或火墙供暖不能满足居民对舒适性的要求.对于新农村的意义是要提高其室内的热环境,既需要做好围护结构的保温措施,又需要采用舒适的采暖方式.     

石蜡基纳米金属复合相变材料热性能的实验研究

以石蜡为复合相变材料的基体,分别添加氧化铜、二氧化硅和氧化锌的纳米颗粒通过两步法制备多种石蜡基纳米金属复合相变材料。通过改变所添加纳米金属颗粒种类、质量分数和颗粒粒径,对比分析实验模型内复合相变材料蓄放热过程的温度曲线,来探究以上参数对复合相变材料热性能的影响。结果表明,通过添加纳米金属颗粒的方式能够有效提升石蜡的蓄放热性能,添加氧化铜颗粒的效果要优于氧化锌颗粒和二氧化硅颗粒;复合相变材料的导热系数和动力黏度均随颗粒浓度的增加而增大,两者共同决定着复合相变材料的换热过程能否被强化;纳米金属颗粒的粒径越小,越有利于增强对复合相变材料的热性能,添加30 nm粒径纳米颗粒相对于100 nm粒径纳米颗粒蓄热速率能提升26%,放热速率能提升41%。     

太阳能集热管流量和进口温度对其效率的影响

目的为了提高严寒地区太阳能与常规能源联合供暖过程中太阳能集热系统的效率,充分利用可再生能源.方法以沈阳地区某一利用太阳能与常规能源联合供暖的住宅为研究对象,对太阳能平板集热器建立数学模型,分析当集热管的进口流量和进口温度不断变化的过程中太阳能集热器吸收率的变化情况.结果当流量控制在0.04 kg/s集热器效率为58%;当流量控制在0.08 kg/s集热器效率为61%;当流量控制在0.12 kg/s集热器效率为62%;当集热器进口温度为0℃时效率为85%;当进口温度为30℃时集热器效率为25%.结论集热器涂层,透过率,进口流量以及进口温度的改变都影响太阳能集热器的热效率.     

低熔点石蜡微胶囊保温砂浆的热性能

以低熔点石蜡微胶囊为相变材料,制备石蜡微胶囊保温砂浆。测试了保温砂浆的热焓、相变温度、导热系数和相变蓄热性能。结果表明：石蜡微胶囊保温砂浆具有良好的蓄热、调温功能和较长的热循环寿命,砂浆体系的相变温度为33℃,相变潜热13.42J/g;随着偶联剂和粘结剂掺量的增加,保温砂浆的导热系数呈下降趋势;随着石蜡微胶囊掺量增加,保温砂浆的导热系数先减后增;与空白试件相比较,相变蓄热砂浆的升降温速率明显要滞后,呈现出较好的蓄热、调温性能。     

北方农宅吊炕与土暖气联合供暖系统测试分析

为解决传统落地炕炕面温度不均、热效率低、排烟热损失大、烧炕时室内污染物体积分数超标等问题,提出一种新型吊炕与土暖气联合运行的供暖系统.为定量分析该系统的热工性能,在吉林省榆树县的一栋新建农宅两相同南向房间内,分别搭建了传统落地炕和该新型供暖系统,并对两系统炕面温度、排烟温度、室内温度及室内污染物体积分数进行测试:在相同燃料消耗量下,新型吊炕的炕面温度分布更为均匀,其炕面温度标准差比传统落地炕低4.8℃,且炕头温度比传统落地炕炕头温度低9.4℃.通过反平衡法计算得出新型供暖系统效率比传统落地炕效率高21.26%,同时采用新系统的房间室内温度提高了5.7℃,室内CO体积分数也降低至标准范围以内.在两供暖系统取得相同室内升温效果时,每铺新型供暖系统每年可节省秸秆1 972.2 kg,CO_2减排2 603.3 kg,SO_2减排1.0 kg.测试与分析结果表明:吊炕与土暖气联合供暖系统不仅解决了传统落地炕炕面温度分布不均、热效率低等问题,而且使室内热环境得到很大改善,具有显著的节能减排效益;新型供暖系统的推广应用,可降低北方农宅的采暖能耗,有效改善农宅内的人居环境.     

太阳能相变蓄能通风系统实验研究

针对太阳能通风的不稳定性和不可控性,提供一种利用太阳能作为热源,相变蓄热材料在日间进行蓄热,夜间利用储存热量热压通风的新型系统,使建筑物达到理想的通风效果。通过分别对相变温度为63℃、44℃的相变蓄热材料进行通风实验,得到不同相变温度下系统夜间通风量变化特性。结果表明,采用相变温度分别为63℃、44℃的相变蓄热材料棕榈酸和月桂酸,太阳能通风系统在夜间通风10 h累计通风量分别为806.6 m3、615.4 m3,单位面积水平集热面通风量分别为53.8 m3/h、41 m3/h。使用棕榈酸的通风系统效果要优于使用月桂酸。提出的太阳能通风屋顶结合相变蓄热系统能有效的强化建筑物夜间自然通风,改善建筑室内热环境,减少空调用能。     

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。