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。     

带内翅片的相变蓄热单元优化研究

以带有内翅片的圆柱形相变蓄热单元为研究对象,研究了翅片厚度、翅片宽度、翅片个数、圆柱蓄热单元半径以及蓄热初温对蓄热过程的影响。运用均匀设计方法建立六个蓄热模型并对其进行数值模拟以得到优化模型。结果表明:结构最优的模型完全融化、凝固所用时间分别为32min,40min;增加蓄热单元管壁温度可缩短石蜡完全融化所用时间。     

粉体堆积密度的理论计算

考察了紧密堆积时多级理想球形颗粒混合粉体的堆积密度的理论值与粒级组分数的关系,紧密堆积时颗粒的粒度分布特征,以及堆积密度的理论值与单一粒径粉体空隙体积分数、颗粒干扰宽度的相关关系。研究表明,原始堆积密度越大,多粒级理想球形颗粒混合粉体达到相同的堆积密度所需的粒级数越少,各粒级的体积含量随着粒级的增加呈指数下降,且原始堆积密度越大,下降速度越快;其粒度分布符合对数正态分布;堆积密度的理论值与单一粉体空隙体积分数、颗粒干扰宽度的符合二元二次非线性关系。     

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。     

多角度肋片强化相变材料换热仿真分析

目的 针对太阳能热利用领域中相变材料的封装结构提出圆柱体相变蓄热棒,并设计多角度肋片以加快相变材料融化速率。方法 采用CFD仿真技术,分析不同形状肋片对蓄热棒中相变材料融化特性的影响,计算各模型相变材料的融化时间、温度响应速率和平均传热系数。结果 在800 W/m²的热流边界条件下,无肋片蓄热棒的相变材料完全融化需要2 813 s,设计的12组肋片中Tra–45模型性能最优,相变材料的融化时间比无肋片对照组的缩短了5.4%;Tra–45模型中相变材料温度分布集中,且最高温度上升了6 ℃,Tra–45模型的温度响应速率较对照组的提升了5%;Tra–45模型的平均换热系数达到9.97 W/(m².K),较对照组的提升了2.8%。结论 蓄热棒内增加梯形45°肋片后,相变材料融化速率加快,蓄热棒内温度分布均匀。同时,相变材料的温度响应速率提高,平均换热系数显著增加,可满足频繁充放热的需求。     

金属注射成形过程中的粉末堆积问题

本文综述了金属注射成形中颗粒及粉末堆积的研究状况，对双组元球形颗粒的数学模型的理论基础、基本概念和方法作了比较详细的介绍和分析，并扼要介绍了连续粒径分布的颗粒堆积和影响粉末—粘结剂的装载量大小的因素。     

超临界氮气在规则球床堆中的流动与传热特性分析

采用计算流体力学方法模拟高温高压工况下规则球床堆内超临界氮的流动与传热特性,系统分析了入口流量、填充颗粒直径、堆积床高径比对流动和传热性能的影响规律。结果表明:堆积床内相邻颗粒层间存在流动滞止区,该区域流体温度高于其它低阻力区域。随着液氮入口流量和堆积床高径比的增大以及填充颗粒直径的缩小,气体流动阻力逐渐升高,气体与堆芯的换热更加充分,进而出口氮气温度变高。     

石蜡微胶囊相变蓄热砂浆的热性能与热红外性能

通过测定保温砂浆的热焓与相变温度,试件的导热系数、表面温度和红外图像,考察了石蜡微胶囊相变蓄热保温砂浆的热性能与热红外性能。结果表明,砂浆中的相变材料保持了相变蓄热性能,热焓为15J/g,相变温度峰值在62.6℃,温度范围为40～80℃;保温砂浆的导热系数0.18～0.42W/m·K之间,随着石蜡微胶囊含量的增加,其导热系数降低;模拟加热实验中,相变蓄热砂浆试件表现出良好的蓄热性能与保温性能;室外太阳照射试验中,与空白样品比较,石蜡微胶囊砂浆试件的表面温度低5～8℃。     

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。     

水泥浆体中连续粒径粉体的堆积密度研究

为了研究粒径分布对水泥石结构与性能的影响,通过测定多组粒径分布不同的矿粉在流动度相同情况下的需水量,得到矿粉不同粒径分布所对应的不同的堆积密度,推导了浆体中连续粒径粉体的堆积密度公式。用该公式计算上述不同粒径分布的矿粉浆体的堆积密度及需水量,计算结果与试验值基本吻合。说明该公式可以用来模拟诸如水泥、磨细矿渣、粉煤灰等胶凝材料细颗粒的堆积密度。     

太阳能建筑用石蜡/CNTs相变乳液的制备及光-热性能研究

结合建筑结构在太阳能领域的蓄热控温特点,采用"两步法"制备出适用于太阳能蓄热的新型石蜡/CNTs相变乳液,通过纳米粒度电位仪和布鲁克旋转黏度仪分析了CNTs掺量对相变乳液技术性能的影响,确定最佳CNTs掺量;再采用差示扫描量热仪、导热系数测定仪、自制太阳光-热转换装置及紫外/可见/近红外分光光度计探究相变乳液的热物性能和光-热转换性能。结果表明,随着CNTs掺量的增大,相变液滴的粒径分布和运动黏度发生较为明显的变化,综合考虑相变乳液的稳定性及泵送性,推荐石蜡相变乳液中CNTs的最佳掺量控制为0.6%。由于石蜡具有较高的相变储热性能及CNTs具有较大的导热系数,掺加石蜡/CNTs能够显著增强相变乳液的导热性能和光-热转换能力,完全可用于建筑结构中以达到对太阳光辐射的蓄热与调温作用。     

相变蓄冷技术在食品冷链运输中的研究进展

目的 概述相变蓄冷技术在食品冷链运输中的研究进展,为冷链运输发展提供一定的研究思路。方法 综述相变蓄冷技术在蓄冷式冷藏车、蓄冷保温箱及其他冷链运输设备中的应用,主要对其相变蓄冷材料、蓄冷技术与保温材料的结合、运输过程内部温度分布的影响因素及其新型的运输方式进行论述。结果 相变蓄冷技术在食品冷链的各种运输设备中都有广泛的应用领域和较大的发展空间。结论 相变蓄冷技术是提高能源利用效率的有效手段,在冷链运输系统中具有广阔的应用前景。相变蓄冷材料、保温材料以及运输过程中温度稳定分布的研究及多温共配技术是今后的研究方向。     

基于FTIR和RBF网络的二元脂肪酸/SiO2相变储湿复合材料热湿性能优选预测

采用溶胶-凝胶法制备二元脂肪酸（BFA）/SiO₂相变储湿复合材料,既具有相变调温性能,又具有储湿调湿性能,还能满足无机材料的相容性。研究溶液pH值、超声波功率、去离子水用量、无水酒精用量及BFA用量对BFA/SiO₂相变储湿复合材料结构的影响规律,通过FTIR分析BFA/SiO₂相变储湿复合材料的嵌合机制。通过RBF网络,研究BFA/SiO₂相变储湿复合材料的结构参数与热湿性能优选预测模型。结果表明：BFA/SiO₂相变储湿复合材料中BFA与SiO₂仅仅是物理嵌合。最优热湿性能的BFA/SiO₂相变储湿复合材料制备工艺参数：pH值为3.64、超声波功率为120 W、去离子水用量为1.45 mol、无水乙醇用量为0.78 mol和BFA用量为0.079 mol。预测结果：30%相对湿度（RH）~90% RH湿容量为0.1676 g/g、相变焓为41.89 J/g。测试结果：30% RH~90% RH湿容量为0.1653 g/g、相变焓为41.22 J/g。     

微胶囊相变蓄冷材料的制备及其性能研究

阐述了微胶囊相变蓄冷材料的制备方法及其性能。采用复合凝聚法制备了微胶囊相变蓄冷材料。用明胶和阿拉伯胶作囊材、十四烷作芯材,使用示差扫描量热仪(DSC)来测定蓄冷材料的熔化温度、熔化潜热、凝固温度、凝固潜热,用热重分析仪(TG)测定其热稳定性,并用扫描电镜(SEM)观测了材料的微相结构。测试结果表明,该相变蓄冷材料具有较高的相变潜热和较好的热稳定性,可用作空调的蓄冷材料。     

空调共晶盐高温相变蓄冷技术的分析

全面介绍与分析了空调共晶盐高温相变蓄冷技术的相变材料的选择、配制、研究方法、材料的札装和蓄冷系统的布置方式与蓄放冷特性，探讨了蓄冷技术研究中需要关注的难点。共晶盐蓄冷技术吸收了水蓄冷、冰蓄冷系统的优点，具有广阔的市场前景。     

基于复合相变材料的梯级组合蓄热特性研究

针对潜热蓄热装置内部相变材料（PCM）导热系数偏小，蓄热速率过低的问题，对基于复合相变材料的两级串联式梯级蓄热装置的相变过程进行了数值研究。通过对不同热物性PCM工况的对比与分析，得到了装置在不同工况下的蓄热特性。结果表明，存在最佳的热扩散系数，使固定熔点的PCM实现“均匀等速相变”。同时，增大PCM的热扩散系数可以有效降低加热面温度，但随着热扩散系数的增大，加热面温度降低幅度减小。通过分析Stefan数，得到了装置最佳的参数，使工况蓄热效果最佳。最后，通过Stefan数为2.88时的实验工况验证了相关规律的正确性。     

融化和凝固温度对三水醋酸钠相变储热性能的影响

为了研究储热材料三水醋酸钠(含成核剂十二水磷酸氢二钠和增稠剂羧甲基纤维素)在实际贮能工程中应用的融化和凝固温度范围,通过不同水浴温度下的融化实验和不同冷却条件下的凝固实验,得到了储热材料的相变性能参数.实验结果表明,储热材料的过冷度随着加热水浴温度的升高有增大的趋势,水浴温度在83℃以内时其相变性能较稳定,超过这个温度,其储热性能就无法保证;冷却温度降低,其过冷度有增大的趋势,但只要是在常温条件下的水浴或空气浴中冷却,即使冷却温度变化较大,储热材料的相变性能仍比较稳定.     

空调蓄冷用相变材料的研究进展

本文综述了空调用相变蓄冷材料的国内外研究进展,简要介绍了相变蓄冷材料的性能要求和基本分类,总结了已有相变蓄冷材料存在的不足,并指出了优化性能的方法,特别是改善无机类材料的过冷、相分离,有机类材料的导热性能差等问题。对比了无机和有机两类材料在相变蓄冷中的优劣,并对今后空调蓄冷用相变材料的发展方向提出了建议。本文侧重强调满足空调蓄冷温区的材料,并针对典型材料展开深入调研和评述,为更好的改善空调蓄冷用相变材料的性能和推动其实际应用提供依据。     

储能颗粒粒度分布对相变储能石膏板导热系数的影响

以石蜡作为相变储能材料,不同粒径的轻质多孔陶粒作为吸附基体,通过包封制备定形相变储能颗粒,并将相变储能颗粒掺入石膏中制备相变储能石膏板试样。采用数字成像设备及图像处理软件和导热测试仪分别测得储能颗粒的粒度分布和石膏板试样的导热性能,运用灰色关联分析原理计算了储能颗粒的粒度分布与石膏板导热系数的灰色关联度,表征了储能颗粒各粒度级配对相变储能材料的导热性能的影响。计算表明,储能颗粒中粒级在0～3 mm之间的颗粒对储能石膏板导热系数有较小的增强作用;粒级在3～14 mm之间的颗粒,尤其是粒级在3～4 mm之间的颗粒对储能石膏板导热系数有较强的减弱作用。