空调蓄冷材料及蓄冷球内非固定融化问题的研究

通过实验方法研究了空调蓄冷材料的相变温度、相变潜热和比热等热学性能。并对该种蓄冷材料制成的蓄冷球进行了释冷特性的研究,探讨了蓄冷球内固液密度差引起的固态物上浮对蓄冷球融化释冷的影响,得到了融化率随时间的变化关系。结果表明:该蓄冷材料融解热为149.4kJ/kg,相变温度为7.9℃,该相变材料可作为空调蓄冷材料,蓄冷球的直径及固液密度差对融化释冷特性有较大影响。     

太阳能热发电用相变蓄热器的数值模拟与优化

采用单级壳管式蓄热结构,运用FLUENT软件进行数值计算,对蓄、放热过程进行分析,分析了固、液界面前端位置的变化,通过对数据的曲线拟合得出熔化时间与入口温度的函数关系,讨论了蓄、放热熔化凝固时间以及管内温度的变化.通过拟合,得到的曲线显示出很好的一致性,得出最佳入口温度1025 K,流量0.05kg/s.对蓄热和放热阶段分析,得到前端位置随时间变化形状呈现锥形,管内温度的变化,显示了相变蓄热技术的优势,得出的结论对相变问题的数值模拟以及相变装置的结构设计具有重要的理论价值.     

汽液相变系统的平衡稳定性分析

以非平衡热力学理论为基础,通过引入可用能这个汽液相变换热过程的一个重要的功势函数,对汽液相变系统的可用能进行了分析,得到了汽液相变系统的可用能变化的计算式,并以此为判据来分析汽液相变系统的稳定性,得到了汽液相变系统的相平衡条件、力学稳定性条件和热稳定性条件。并给出了有关物理意义;定义了汽液相变时的汽、液相的力稳边际曲线。结果表明,汽液相变系统的力稳条件不同于简单可压缩单相系统的力稳条件,相变力稳边际曲线是相变时不可逾越的界限。     

相变-液浴式燃气热水锅炉炉侧传热的计算方法研究

针对相变-液浴式热水锅炉炉侧的传热特点,提出了一套传热计算方法。通过计算得出了一台实验用相变-液浴式锅炉的炉胆出口烟气温度、排烟温度随天然气流量变化的曲线。计算结果与实测结果之间的误差在10％以内,说明这套计算方法可以令人满意地用于工程计算。     

相变潜热随温度变化对固-液相变过程的影响

对相变潜热随温度变化的变温固液相变过程进行了数值分析计算，重点分析了相变潜热随温度变化对相变过程的影响。结果表明，对于相变潜热随温度变化的相变过程，其主要影响因素仍然是Stefan数、相对导热系数、相对热扩散系数、相变温度宽度等基本无量纲数。尽管相变潜热随温度的变化会对相变过程造成一定的影响，但如果用相变温度范围内的平均潜热代替实际相变且视为常数，则可以较好地近似实际相变过程：由此不会给预测融化所需要的总时间带来明显的误差，而对温度分布的影响也很小，主要集中在液固过渡区内。     

多元醇固-固相变变温红外光谱研究

利用富里叶变温红外光谱,对多元醇及其二元体系在发生固－固相变时,多元醇晶体中－ＯＨ伸缩振动吸收峰位置随温度变化进行了讨论。实验表明,－ＯＨ吸收峰位置变化,既能反映多元醇发生相变的温度区间,又与转变相对应。波数变化越大,转变热越高,变温红外光谱中－ＯＨ伸缩振动吸收峰的变化揭示了多元醇固－固相变的机理。     

填充开孔泡沫铝的固液相变蓄冷器设计与实验研究

为进一步满足固液相变蓄冷器需求,在计算固液相变蓄冷器漏热的基础上进行了相应优化,使用开孔泡沫铝作为固液相变蓄冷器填充材料,搭建实验台进行不同负载功率下的液氮固体蓄冷系统性能实验研究。实验结果表明：所设计的固体蓄冷系统能够在0.5 W的热负载下工作4.23 h; 2 W热负载实验条件下,固体蓄冷系统能够在温度小于65 K条件下工作1 h。     

基于热焓方程的相变材料凝固时间分析

对相变导热的研究,以往大多集中于固液边界层的移动速率,间接推导相变时间。对相变材料焓值与温度建立数学模型,并基于数学模型和热力学第一定律,建立一种新的相变导热热焓方程。运用该方程,可直观分析相变材料发生相变凝固所需时间,并分析影响固液相变时间的具体因素。计算表明,在零维非稳态导热中,相变时间与相变材料质量、相变潜热、换热面积、对流换热系数、相变材料与周围冷却介质温差有关。     

相变-液浴式热水锅炉锅侧传热的计算方法研究

针对相变-液浴式热水锅炉的锅侧传热特点,提出了一套传热计算方法。通过计算得出了一台实验锅炉锅侧的总体传热系数和给水温升随给水流量变化的曲线,并与实验结果作了对比分析。结果表明这套方法可以令人满意地应用于工程计算。     

纳米复合相变材料固液相变储能过程研究进展

对纳米复合相变材料固液相变储能过程的若干最新研究进行了回顾,从相变储能系统的动态性能和典型的凝固、熔化传热过程两方面总结了相关研究的进展,并重点评述了数值模拟研究中纳米复合相变材料有效热物性预测方法的适用性及其与实验结果之间的偏差,最后对纳米复合相变材料固液相变储能过程的未来发展和重点研究方向进行了展望。     

A solar water heater based on phase-changing material

A water heater utilising a material which changes phase for storage of solar energy is discussed. The transient analysis is carried out by replacing the solid-liquid block of the phase-changing material by a fictitious solid and assuming that the solid-liquid boundary remains stationary throughout the day. The efficiency of the system and the outlet water temperature during the evening hours increase with the increase in the thermal conductivity of the solid-liquid phases of the materials. Hot water can be obtained throughout the day if water pipes are placed near the surface of the storage material. The outlet water temperature curve becomes flat if the pipes are placed near the bottom of the storage material.     

石蜡/膨胀石墨复合相变储热材料的研究

以膨胀石墨为基体,石蜡为相变储热介质,利用膨胀石墨对石蜡良好的吸附性能,制备出了石蜡／膨胀 石墨复合相变储热材料。由于毛细作用力和表面张力的作用,石蜡在固-液相变时,很难从膨胀石墨的微孔中渗 透出来。实验结果表明,石蜡/膨胀石墨复合相变储热材料没有改变膨胀石墨的结构和石蜡的固-液相变温度, 且其结合了石墨高的导热系数和石蜡大的相变潜热,因而储热密度较高,导热性能好。其相变潜热与对应质量 分率下的石蜡相当,储/放热时间比石蜡明显减少。     

高温熔融盐纳米固液相变复合材料研究进展

熔融盐是一种非常有前景的高温液体传热蓄热工质,在太阳能热发电、余热回收及工业热利用方面有显著的优势,但是熔融盐本身存在导热性能不高等问题。本文对纳米复合相变材料固液相变储能过程的若干最新研究进行了回顾,综述了熔融盐纳米固液相变复合材料国内外研究现状及发展趋势,最后对纳米复合相变材料固液相变储能过程的未来发展和重点研究方向进行了展望,认为主要解决纳米复合材料内熔化相变传热双温度模型的建立及求解、NC-PCM的制备工艺、金属纳米粒子的团聚性及NC-PCM蓄热器的热循环实验等方面的问题是未来研究的重点。     

Conduction paths of backbones for thermal enhancement of nanocomposite phase change materials

Thermal energy storage (TES) based on phase change materials (PCMs) has become a research hot spot due to its high energy storage density and maintained operating temperature during the phase change. However, as PCM has a poor thermal conductivity that can be as low as 0.2~0.5 W/m· K, the charging/discharging processes of PCM modules are significantly restrained, which severely affects the application of the TES technology in industrial sectors. This study concerns the improvement of the effective thermal conductivity of composite PCM formed by adding nanoparticles with high thermal conductivity into different PCMs. A theoretical model is established to reveal the intrinsic mechanism for the promotion of thermal conductivity of composite PCM consisting of nanoparticles. The results show that aggregation and interfacial thermal resistance are the main reasons for the change of the thermal conductivity. By forming effective conduction paths composed of backbones in the composite PCM, the average thermal conductivity can be improved significantly, which can be as high as 10~50 W/m· K with a wide range of volume fraction of the additives.     

一种燃机叶片试板定向凝固过程的研究

明确铸件定向凝固过程中的温度变化规律．可以避免重型燃气轮机定向叶片铸造中出现的一些缺陷。文章选取了与某重型燃机第1级涡轮动叶尺寸相近的试板．采用定向凝固高温合金DZ445．研究了该试板在实际工业生产用定向结晶炉中的定向凝固过程,结果表明：在距离水冷铜盘位置〉50mm后固液界面形态将发生大的转变,温度梯度逐渐变小,〉100mm后温度梯度基本保持不变．这为后续制定叶片抽拉工艺给出了参考。该实验还通过热电偶获得的定向凝固过程中温度一时间曲线与ProCAST模拟结果基本一致．验证了模拟边界条件和设置参数的准确性．后续可以用于模拟结构复杂的叶片定向凝固过程．指导实际生产工艺.     

Experimental Study of Melting Heat Transfer in an Enclosure with Three Discrete Protruding Heat Sources

INTRoDUCTIONTheremovalofheatfr0melectroniccomp0nelltisessentialtothereliableoperationofelectronicequiP-mellt.TurnerandFlarkl1],Kelleheretal.l2]andotherinvestigatorsreportedtheirexperimentalresultsonairnaturalc0nvecti0nheattransferinrectangularenclDesurewithconcentratedheatsources,simulatingtheliaturalcoolingofchipsmouned0nprintedcircuitboard.Theirresultsshownthatthecoolingcapac-ity0fairnaturalc0nvecti0nisqultelimited.UsingsolidniquldphasechangetocoolelectroniccompDenelltsmaybeaprondsinga…     

Solid-liquid phase change energy storage for driving an underwater glider

物质在物相变化过程中由环境吸收热量或冷量,也可以向环境放出热量或冷量,以实现能量储存和释放.固-液相变储能过程具有较大的承压能力.利用海洋温差能驱动的水下滑翔机工作在几百米深的海水中,承受巨大的外界海水压力,选用固-液相变材料作为感温工质-储能材料,可以保证相变储能动力系统稳定可靠地工作.利用固-液相变储能机理运行的水下机器人即水下滑翔机,不需要自带能源而吸取海洋温差能获得驱动力.本文阐述相变储能机理,回顾相变储能研究的发展.以赤道附近海域为例,以水下热滑翔机相变换热管为分析对象,说明了固-液相变储能过程在水下运载器驱动上的应用.     

泡沫铜强化石蜡相变蓄热特性的数值分析

通过构建泡沫金属内固液相变传热模型,对方腔蓄热单元中泡沫铜强化石蜡相变蓄热特性进行数值分析。数值模型采用考虑泡沫金属真实结构的等效导热系数通用模型,并兼顾石蜡在融化前后与金属骨架之间的热非平衡效应。通过求解模型得到方腔内石蜡固液界面演化规律与温度分布,进而对蓄热过程进行火用分析。结果表明:当前数值模型能较好地预测泡沫铜内固液相变传热;泡沫铜显著改善了石蜡相变的空间均匀性,减小了蓄热区温度梯度,使蓄热速率和火用效率得到有效提高。     

Numerical simulations on performance enhancement of a cross-flow latent thermal energy storage heat exchanger

基于列管式换热器具有传热面积大、结构紧凑、操作弹性大等优点,使其在相变储能领域具有广阔的应用前景。本文建立一种新型列管式相变蓄热器模型,在不考虑自然对流的情况下,利用Fluent软件对相变蓄热器进行二维储热过程的数值模拟。本文主要研究斯蒂芬数、雷诺数、列管排列方式、肋片数以及相变材料的导热系数对熔化过程的影响,并对熔化过程中固液分界面的移动规律进行了分析。模拟结果表明,内肋片强化换热效果明显,特别是对应用低导热系数相变材料[导热系数小于1 W/(m·K)]的列管式蓄热器,相对于无肋片结构,加入肋片（N_fn=2）可缩短熔化时间52.6%。