相变储能材料及其冷链运输应用

随着社会对冷链物流的需求日益增长,方便快捷的冷链运输得以迅速发展.作为冷链运输所需的核心技术,相变储冷技术因可以提高能源利用效率和提供冷链运输所需的稳定低温环境受到越来越多的关注,其实际应用的关键是相变储能材料.本文回顾了冷链物流行业的发展现状,介绍了应用于冷链运输的相变储能材料的分类及其优缺点,并总结了相变储能材料性能调控的方法与原理;同时,介绍了各类新型相变储冷剂在食品运输、疫苗运输等方面的应用;最后指出,制备高储冷容量、循环性能稳定的相变储冷材料并扩大其应用范围是今后的研究重点.     

基于相变材料的果蔬冷链物流运输发展现状文献综述

针对目前国内外果蔬冷链物流运输现状进行分析,为学者后续的深入研究提供借鉴。相变材料运用于冷链物流当中可以有效地节约能源。过冷和相变滞后现象常出现在相变材料的相变过程。目前过冷现象已经得到了许多学者的关注,而滞后现象被关注的较少。基于相变材料的冷藏车在这几年得到了发展,但其技术较不成熟。因此,此篇综述不仅对传统冷藏车的研发提供了新的思路,更推动果蔬冷链物流朝着节能环保方向发展,为未来基于相变储能技术的冷链物流体系的发展提供了一条新路径。     

相变储冷技术在食品冷链物流中的应用

相变储冷技术作为一种新型储能方式,在食品冷链物流领域中受到了广泛好评,为推广高效的储能方法,实现对冷能资源的快速存储,针对相变储冷技术在食品冷链物流中的应用展开研究。分析相变储冷技术的分类及其技术内涵,并建立具体的低温储能系统。在此系统的基础上,从提高储能效率、保障储能安全性两方面,分析食品冷链物流中相变储冷技术的应用表现。     

复合相变蓄能材料的制备及性能研究

综述了相变蓄能材料的研究进展,介绍了相变蓄能材料的种类和特点。阐述了溶胶一凝胶法的基本原理和特性,并用这一方法制备了两种有机-无机复合相变蓄能材料。对实验制备的新材料进行了差示扫描量热分析（DSC）、扫描电镜分析（SEM）,分析结果表明：经过有机-无机复合的相变蓄能材料具有较高的蓄热能力。两种新材料的相变热分别达到147.577 J/g和253.407 J/g,同时,该材料具有较好的热稳定性,是令人满意的复合相变材料,可广泛应用于太阳能利用、工业废热、余热回收系统。     

State-of-the-art development of numerical simulations of phase change materials based systems

相变储能材料是近年来热能储存领域研究的热点,绝大多数相变储能材料系统的相变过程是高度非线性变化的,难以求得解析解。本文分别介绍了基于Ansys-Fluent、Ansys、PCMexpress软件在建筑节能等不同领域对相变储能材料非线性相变过程进行数值分析和研究的发展现状,并展望了PCM数值分析的发展方向。首先通过综述指出了数值分析在PCM系统研究和应用中处理非线性相变问题的独特优势,这为PCM系统研究及应用过程中处理热量传递中瞬态相变及模拟工程应用提供了有效手段。随后对比分析了Fluent、Ansys、PCMexpress的模拟研究应用情况、各自特点,指出了其中存在的模型建立、初始条件、可靠性等问题。最后结合相变储能材料发展中存在封装及无机PCM系统过冷、相分离的问题,指出了PCM系统数值分析可能朝着建立合理模型、验证模拟结果、改进数值模拟软件、与实际问题结合、拓展应用领域等方向发展,以及其在PCM系统研究和应用中具有的广阔前景。     

中国食品冷链物流现状及发展策略

食品冷链的发展直接关系到人们的生活健康,为确保食品安全,必须要加强食品冷链物流的建设及管理。本文首先介绍了食品安全与冷链物流的关系,指出了建设食品冷链物流的必要性和重要性;其次,通过对发达国家食品冷链物流的发展经验与我国食品冷链物流的发展现状进行分析比较,指出了我国在食品冷链物流发展中存在的问题,并提出了我国食品冷链物流的发展策略。     

Phase change materials for building insulation applications

相变材料作为建筑领域重要的保温材料,具有很大的发展潜力.主要综述了相变材料的分类,制备过程,相变保温建筑材料的研究进展,主要应用技术及存在的问题等.相变材料主要包括有机相变材料,无机相变材料和复合相变材料3类.利用物理吸附,微胶囊或高分子包覆封装技术将相变材料封装定形,然后通过一定的复合工艺可将其制成不同的相变保温建筑制品应用于建筑领域,如相变石膏板,相变混凝土,相变砂浆等,并分析了相变材料作为建筑材料的不足.     

十水硫酸钠相变储能材料研究进展

十水硫酸钠(sodium sulfate decahydrate,SSD)具有适宜的相变温度(2.4℃)、较高的相变潜热值(大于200 J/g)、价格低廉、来源广和安全无毒等优点,是一种广受关注的无机水合盐相变材料.然而,在应用过程中存在过冷度大、相分离严重及泄漏等问题.本文综述了近年来解决上述问题的研究进展、共晶盐相变材料的制备及相关应用,并对后续的研究方向做了如下展望:在降低过冷度方面,采用硼砂、制备共晶盐或添加外场扰动的方式来改善过冷;在抑制相分离方面,采用高导热的多孔材料吸附相变材料,利用真空浸渍法制备定型相变材料的方法来改善或消除相分离现象;在共晶盐材料方面,可以绘制二元相图,寻找新型共晶相变材料进行研究,尤其是目前结合较少的有机相变材料;在应用方面,注重结合十水硫酸钠相变储能装置和系统进行研究并拓宽其应用范围.     

相变储冷技术及其在空调系统中的应用北大核心CSCD

储能是实现“双碳”目标的关键支撑技术之一。相变储能因能实现能量的存储及释放、有效提高能源利用效率,是目前解决能源供需不平衡问题的重要途径。随着人们对冷能需求的增长,相变储冷技术受到了研究者的广泛关注,但与传统相变储热技术相比,相变储冷技术这一领域的综述文章还较少。本文梳理了相变储冷技术的基本工作原理和特点,介绍了应用于储冷空调系统相变材料的不同种类、性质及其优缺点,阐述了相变储冷关键技术,包括物性提升关键技术、传热强化关键技术、封装定型关键技术,分析了储冷空调中的不同储冷器件结构(板式、球式、螺旋管式、壳管式)和应用技术。进而总结了相变储冷技术在常规储冷空调系统及冷链运输储冷空调系统中的应用。本文对储冷技术目前的发展现状及前景分别做出了较全面的总结和分析,指出了相变材料性能的改善、储冷器件的传热强化、空调系统的COP和节能率的提升、保持系统的长期稳定运行是今后对储冷空调系统的研究重点。     

热适应复合相变材料的制备与热性能

根据电子器件散热技术领域对热适应复合材料的性能要求,选取导热系数高且密度低的膨胀石墨作为无机支撑材料,石蜡作为有机相变材料,制备出高导热系数和储热密度的热适应复合相变材料.采用扫描电镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、偏光显微镜(POM)和Hot Disk热常数分析仪等多种测试技术,对复合相变材料进行分析研究;通过储/放热实验和1000次热循环实验研究了复合相变材料的传热性能和热稳定性.实验结果说明该复合相变材料具有形状稳定、导热率高、储热密度大等特点,并具有良好的热稳定性和使用寿命.     

相变储能建筑材料的研究进展

相变储能建筑材料是相变材料与建材基体复合制备的一种新型储能建筑材料。本文分析了相变材料的筛选和改进方法及其封装技术的研究现状,介绍了相变材料与建材基体复合工艺,系统阐述了相变储能建筑材料的作用机理和应用现状,并指出了相变储能建筑材料在实际应用中存在的一些问题,最后展望了相变储能建筑材料的发展前景。     

Performance evaluation of a new ice preservation system for supermarkets

At present, all types of large–medium‐sized supermarkets with aquatic products adopt ice preservation to ensure freshness. The traditional method of ice preservation needs to make a large amount of thick ice and thus wastes manpower and freshwater. A new ice preservation system with cold storage (IP&CS) is designed, and its performance is tested. The use of a cold storage tank to replace the thick ice laid achieves a repeated cold storage and discharge. This experiment uses NaCl solution as the cold storage phase change material (PCM). The phase change temperature of the cold storage PCM and the optimum temperature of the secondary refrigerant during the cold storage process are determined. Results show that the center temperature of aquatic products, water loss rate, color of aquatic products, power consumption, and electricity cost of the IP&CS system are better than those of the traditional ice preservation system.     

基于相变材料的动力电池热管理研究进展

相变材料（PCM）由于具有相变潜热大、相变时体积变化小的优点,成为电池热管理研究的主要方向之一。本文介绍了相变材料的蓄热原理,综述了主要相变材料石蜡以及针对其导热系数不高而进行的强化换热研究成果,介绍了相变材料耦合其他多种冷却方式在动力电池热管理上的应用,并展望了未来PCM的研究方向。     

严寒地区单体建筑太阳能-相变墙系统蓄热特性研究

利用太阳能对水加热并通入相变墙进行蓄热,对减少严寒地区单体建筑供热能耗有重要意义。以大庆市某单体建筑为例,结合该地区太阳能分布特点及建筑热负荷大小,对适用于该地区的太阳能-相变墙系统进行集热与储热能力计算,并采用CFD方法研究单一工况下该系统的热工变化规律及不同热水参数、换热管规格对相变墙蓄热特性的影响。结果表明：该相变墙热稳定性良好,但受自然对流影响,底部相变材料熔化较慢;管径DN25、入口流速0.3m/s、供水温度310.15K、回水温度309.15K、管间距107mm可使相变材料在4小时内完成蓄热,平均节能率为31.8%。研究结果可望为降低严寒地区建筑供热能耗提供新思路。     

Heat transfer enhancement in water when used as PCM in thermal energy storage

Efficient and reliable storage systems for thermal energy are an important requirement in many applications where heat demand and supply or availability do not coincide. Heat and cold stores can basically be divided in two groups. In sensible heat stores the temperature of the storage material is increased significantly. Latent heat stores, on the contrary, use a storage material that undergoes a phase change (PCM) and a small temperature rise is sufficient to store heat or cold. The major advantages of the phase change stores are their large heat storage capacity and their isothermal behavior during the charging and discharging process. However, while unloading a latent heat storage, the solid–liquid interface moves away from the heat transfer surface and the heat flux decreases due to the increasing thermal resistance of the growing layer of the molten/solidified medium. This effect can be reduced using techniques to increase heat transfer. In this paper, three methods to enhance the heat transfer in a cold storage working with water/ice as PCM are compared: addition of stainless steel pieces, copper pieces (both have been proposed before) and a new PCM-graphite composite material. The PCM-graphite composite material showed an increase in heat flux bigger than with any of the other techniques.     

相变储能材料的研究进展及在建筑中的应用

相变储能技术对于能源的开发和合理利用具有重要意义,综述了相变材料的研究进展状况,介绍了相变材料的分类以及各类相变材料的性能、储能机理和优缺点。讨论了相变储能建筑材料的发展历史,研究方法和当前存在问题。并提出目前值得深入研究的课题。     

Thermal energy storage system using stearic acid as a phase change material

The thermal performance and phase change stability of stearic acid as a latent heat energy storage material has been studied experimentally. The thermal performance and heat transfer characteristics of the stearic acid were tested and compared with other studies given in the literature. In the present study, parameters such as transition times, temperature range and propagation of the solid–liquid interface as well as the effect of the heat flow rate on the phase change stability of stearic acid as a phase change material (PCM) were studied. The experimental results showed that the melting stability of the PCM is better in the radial direction than in the axial direction. The variation in the melting and solidification parameters of the PCM with the change of inlet water temperature is also studied. We observed that while the heat exchanger tube is in the horizontal position, the PCM has more effective and steady phase change characteristics than in the vertical position. The heat storage capacity of the container (PCM tube) is not as good as we expected in this study and the average heat storage efficiency (or heat exchanger effectiveness) is 50.3%. This indicates that 49.7% of the heat is actually lost somewhere.     

基于石墨泡沫强化的相变储能材料研究进展

大多数相变储能材料导热性能差是导致其不能推广应用的一个重要因素,因此,目前相变材料研究的重点是提高相变材料的等效导热系数。石墨泡沫由于其特殊的微蜂窝三维结构,使其具有良好的传热性能,在储能领域有很好的应用前景。国内外学者对利用石墨泡沫的强化相变传热进行了一些研究,本文主要介绍了近几年石墨泡沫/相变材料的国内外实验研究和数值模拟研究进展和存在的问题。     

Energy saving in building with PCM cold storage

This article presents an experimental and numerical analysis of cooling buildings using night‐time cold accumulation in phase change material (PCM), otherwise known as the ‘free‐cooling principle’. Experimental and numerical studies of the ceiling and floor free‐cooling principle, as well as passive cooling, are presented. The free‐cooling principle is explained and some of the types of PCMs suitable for summer cooling are listed. An experiment was conducted using paraffin with a melting point of 22°C as the PCM to store cold during the night‐time and to cool hot air during the daytime in summer. Air temperatures and heat fluxes as a function of time and dimensionless cold discharging values are presented for different air velocities. Experimental analysis of one week of measuring under real conditions is presented in order to show how cold storage functions. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.