新型太阳能复合相变蓄能炕的性能研究

针对北方冬季燃煤供暖造成环境污染、能耗大等问题,结合太阳能供暖和相变材料的蓄热性能设计了一种膨胀珍珠岩-石蜡复合相变蓄能炕.太阳能供水温度分别取35℃、40℃和45℃时,通过与石蜡单一相变蓄能炕的炕面平均温度、热流密度、炕面升温速度、炕面降温速度和炕面温度不均度进行对比分析.结果表明:单一相变蓄能炕和复合相变蓄能炕的最...     

基于LBM研究骨架对相变材料融化蓄热的影响

相变储能材料的导热系数低已成为限制其应用的主要问题,在相变材料中添加高导热的固体骨架是解决这一问题行之有效的方法。文章采用三周期极小曲面方法生成固体骨架及描述糊状区的两区域模型,基于格子玻尔兹曼方法(LBM),从孔隙尺度分析了相变材料内填充高导热系数的固体骨架固液相变融化蓄热的变化规律。结果表明:生成的骨架能有效地预测复合相变材料的融化蓄热过程;相变材料的融化蓄热速率与其自然对流强度和有效导热系数有关,对于纯相变材料的融化过程,无量纲参数瑞利数越大自然对流越强,其融化速率越快;当骨架和相变材料导热系数比为10、50、100条件下,融化时间分别缩短了12%、28%、31%;多孔介质骨架孔隙率越低,复合相变材料的有效导热系数就越高,其融化蓄热速率也越高。     

带有内肋片相变蓄能换热器的数值分析

介绍了一种新型带内肋片的相变蓄能换热器,利用Fluent 6.2软件研究了相变材料的融化和凝固过程,研究了不同相变层厚度,不同温度差和不同入口速度等多种工况的蓄热过程,并讨论了固液相变界面的形状、总的凝固时间,热流等物理量之间的关系.研究结果表明:热媒体(水)的温度和相变材料相变点之间的温差越大,肋片的间距越小,热媒体(水)的流速越大,所需要的融化时间越短,传热效果会越好.     

相变材料的融化凝固对建筑墙体壁面温度的影响分析

采用enthalpy-porosity法建立建筑墙体内置相变板层融化与凝固的传热模型,室内外空气温度采用正弦周期温度波边界条件,计算了相变板层内融化与凝固引起室内壁面温度的响应.结果表明,在相同的环境条件下,合适的相变温度能使相变材料(Phase Change Material,PCM)完全融化/凝固,室内壁面温度波动变化最小;相变材料的相变温度过高或过低,会导致部分PCM融化/凝固,过高或过低的相变温度将导致室内壁面温度波动增大;相变过程温度范围越窄,相变材料融化与凝固的份额越高,引起壁面温度波动也越小;较大的相变潜热量可以使相变材料储存较多的热量,但相变潜热量超过一定量时,再增大潜热量对室内壁温影响较小.较大的导热系数有利于强化传热,但也导致热阻减小,不利于保温,导热系数的综合效果对室内壁温影响较小.     

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...     

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.     

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.     

低温热水地板辐射供暖地面散热量的计算

利用有限单元法求解了非线性边界条件下不同地面层材料及尺寸的地板板体中发生的多介质二维导热问题,并讨论了地面层材质以及厚度、管间距、管径、水温、室温等因素对地面散热量的影响。结果表明:在一定条件下,地板板体散热量随管间距的减小而增大,随室内温度的升高而减小,随供水温度的升高而增大,随填充层厚度的增加而减小,随管径的增大而增大。作者提出的模型处理方法较合理,所得结论对有关标准的制订和该技术的推广应用有较好的参考价值。     

地源热泵相变蓄能地板采暖技术性能分析

对地源热泵相变蓄能地板辐射采暖技术与其它供暖方式进行了比较,指出此系统的优点;还将低温热水与电热源两种方式从环境效益方面论证地源热泵低温热水提供热量的可行性,分析了供水温度、相变温度与相变半径、相变材料的填充量以及盘管间距各因素的影响,同时与目前常用的电加热方式进行了经济性分析,年运行费用不到电加热的1/3。     

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.     

有机相变储热复合材料的储/放热性能研究

以高孔隙率泡沫石墨材料作为骨架在真空环境下吸附石蜡,制备而成新型有机相变储热复合材料。利用HotDisk热常数分析仪和差示扫描量热仪(DSC)研究了其热性能,结果证明复合材料的导热能力得到了极大强化。对分别填充了复合材料和纯石蜡的以水作为热媒的储热槽进行了实验研究,重点考察了两者在储热和放热过程中的温度均匀性、储能速率及泡沫石墨对石蜡相变的影响,同时就泡沫石墨的孔隙率大小对复合材料导热性能和储能速率的影响规律进行了对比分析。研究表明,复合材料的相变温度区间基本不变,导热性能提高了21倍,相变时间缩短了56%以上,相变界面移动加快,储热槽的储热、放热性能和储能密度有了很大提高;不同孔隙率会影响复合材料的导热系数、储能速率和储能容量,在提高储能速率和保证储能容量两者之间,选择孔隙率为91%的泡沫石墨作为复合材料骨架应是一最佳值。     

基于孔隙尺度的多孔骨架对固液相变的影响

相变储能材料中加入多孔介质骨架,可以有效地改善相变材料导热系数,增强其结构稳定性,防止相变材料泄漏,促进相变材料在电池热管理、太阳能发电等众多领域的应用。文章采用四参数法生成随机多孔介质骨架,并导入到固液相变两区域模型中,基于格子玻尔兹曼方法,从孔隙尺度分析了无量纲瑞利数(Ra数)、普朗特数(Pr数)、斯蒂芬数(Ste数)对方腔内填充多孔介质骨架固液相变融化传热的变化规律。结果表明:在相变期间传热方式由导热为主向自然对流传热改变,糊状区逐渐发生弯曲; Ra数越大自然对流越强,在达到准稳态阶段时融化率和热壁面平均Nu数都越大; Ste数越小,热壁面平均Nu数越大,相变材料融化速率越慢;在低Pr数(Pr0.1)下,随着Pr数的增加,相变材料的融化速度逐渐增加,但Pr数增加到一定程度(Pr=0.1),继续增加Pr数,当达到准稳态阶段时,相变材料融化率不再发生变化。     

铝泡沫和石墨泡沫强化石蜡相变传热的数值模拟

针对有机相变材料石蜡导热系数低的问题,通过添加多孔介质的方法以强化石蜡相变传热,并运用CFD软件对石蜡相变传热系统进行二维数值模拟.模拟结果表明:铝泡沫和石墨泡沫都能有效提高相变材料传热速率,铝泡沫的强化传热效果明显高于石墨泡沫的传热效果.随着孔隙率减小,多孔介质/石蜡复合材料的有效导热系数增大,传热速率加快,凝固需要的时间缩短.并且,孔隙率越小,经过相同凝固时间,装置内对应点温度越低.     

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.     

新型蓄能技术-相变蓄能

综述了相变材料的研究进展,介绍了相变材料的种类和特点,讨论了固-液相变、固-固相变蓄能材料的性能和优缺点.并指出该领域中有待解决的问题及目前所采用方法,展望了蓄能技术的发展前景.     

含相变储能材料石膏板的物理力学及热工性能

为优化掺加相变储能材料(CPCM)的石膏板性能,针对实际应用环境条件,通过正交试验研究了温度、湿度等外界条件的变化对掺加CPCM石膏板的物理力学性能及热工性能的影响．结果表明,试件的抗压强度和抗折强度随着CPCM掺量的增大而降低;随钢纤维掺量或含水率的增大而增加．在不同的温度条件下,各影响因素的变化对导热系数变化的影响主次顺序不同．石膏板内部相对湿度及钢纤维掺量的增加有利于提高其导热系数,而CPCM掺量的增加会降低其导热系数．石膏板的导热系数随着板体初始温度的变化而改变,在CPCM相变温度区间的石膏板导热系数最大．     

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.     

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。     

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.     

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．