芒硝/蛭石复合材料蓄冷-释冷性能研究

采用真空浸渍法制备了芒硝/膨胀蛭石（EV）复合蓄冷材料（CPCM），其中9wt%的氯化铵为相变温度调节剂，3wt%的硼砂(Borax)为成核剂；经筛选得到，EV与相变材料的最大负载质量比为1：6。制备的CPCM相变温度为16.2℃，潜冷蓄冷量为105.98kJ/kg，因为EV载体材料提高了比热容，使总蓄冷量达到120.68kJ/kg。芒硝基相变材料(PCM)与CPCM因EV的负载导热系数有所提升，并有效改善了无机盐类相变材料所产生的相分离问题。搭建循环测试装置，确定了CPCM的最优工况，并对CPCM进行100次融化-凝固循环，循环后对CPCM片层进行了SEM测试。结果表明，CPCM热性能稳定，片层无明显破裂，无相分离发生。复合相变蓄冷材料在24℃进口温度时释冷效果明显。故所制备的复合蓄冷材料CPCM适用于空调冷能储存，提高用冷经济性。     

一种新型蓄冷储热复合相变材料及其应用北大核心CSCD

采用热塑性弹性体SEPS/OP10E C-PCMs通过物理交联机理,熔融共混法制备得到一种可形变,力学性能较强,可浇筑塑形的定型复合相变材料SEPS/OP10E C-PCMs。加入SEPS/OP10E-PEG 2000加强力学性能,探明了物理交联机理以及力学性能增强机理。实验借助多种测试表征手段如差示扫描量热法(DSC)、综合热分析法(TG)、拉力-应力测试等,探究其储热性能、热稳定性及力学性能等。测试结果表明,SEPS/OP10E-PEG 2000具有较高的潜热值,且50次加热-冷却循环后无石蜡泄漏,热稳定性良好,且最大拉伸率为652.3%,力学性能较强。并将这种具有浇筑塑形的SEPS/OP10E-PEG 2000应用于蓄冷箱中,其可在7~9℃温度下维持2.6 h之久。这种新型具有浇筑性能且各项热特性较强的复合相变材料在冷链运输中降低了储热材料的空间占比,使蓄冷箱精准控温能力和保冷性能增强的同时有效节约了冷链运输空间。     

Na_2SO_4·10H_2O复合相变储能体系的热力学测试

制备了一种Na2SO4.10H2O共晶相变蓄冷材料,其相变温度在8℃左右,可作为空调蓄冷材料。本文主要研究了复合相变体系的热化学性质和材料的相变特性。本研究测定出材料的相变潜热为114.37kJ/kg,固体平均比热容为4.68kJ/(kg.K),液体平均比热容为16.18kJ/(kg.K)。材料的主要成分为Na2SO4.10H2O,NaCl,NH4Cl,羧甲基纤维素(CMC)等,其主要特点是原料来源丰富,潜热和显热蓄冷量较大。     

纳米Fe2O3/硬脂酸/十八醇纳米复合相变蓄热材料的性能研究

针对有机相变材料热导率低的问题,将高热导率的纳米Fe₂O₃添加到硬脂酸/十八醇二元有机复合蓄热相变材料中,制备纳米复合蓄热相变材料。从分散剂的种类、分散剂与纳米材料的添加量以及超声时间4个方面研究其对纳米复合相变蓄热材料的稳定性及热物性的影响。结果表明,阴离子表面活性剂的分散效果优于阳离子和非离子表面活性剂。复合相变材料中添加质量分数为0.8%,十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和质量分数为0.4%Fe₂O₃的体系,超声时间为80 min时,纳米Fe₂O₃在相变材料中的分散效果最好。添加纳米Fe₂O₃后复合蓄热相变材料的相变潜热及相变温度有所下降,热导率提高34.9%。300次热循环复合相变材料的相变温度波动区间不超过0.41℃,相变潜热波动区间不超过4.0%,热稳定性良好。     

石蜡/SEBS复合相变材料热疗鼻贴的研究

以热塑性弹性体(SEBS)为基体,以四种不同石蜡(OP44E、Paraffin46-48、OP50E、OP55E)作为相变材料,通过物理吸附和平板硫化法制备得到了具有不同相变温度的石蜡/SEBS复合相变材料热疗鼻贴.测量了复合相变材料的硬度、相变温度和相变潜热以及热疗鼻贴的控温效果.结果表明:四种石蜡/SEBS复合相变材料热疗鼻贴在高于相变温度状态下邵氏硬度均接近0 HA,十分柔软,使得热疗鼻贴与鼻部可紧密贴合.其相变温度与石蜡相当,相变焓值高于135 J·g-1.80℃水温条件下仅需1.5 min可使鼻贴从常温快速加热至60℃,是一种方便快捷的加热方式.热疗鼻贴的合适相变温度为46～48℃,10 mm厚度的Paraffin46-48/SEBS相变材料热疗鼻贴能够维持鼻部温度43℃以上15～20 min的热疗要求.本研究有效地改进了局部热疗在鼻炎症状治疗中存在的温度和时间问题,推动了热疗法在在鼻炎治疗中的应用.     

多孔基无机玻璃-熔盐复合相变材料蓄热性能的实验研究

基于熔融浸渗法和黏结封装法,以多孔基作为基体材料,分别采用无机玻璃粉与熔盐作为相变材料开展实验,探究储热样本的最佳制备工艺流程。考察了复合相变蓄热体的显微结构及物相组成特征,分析了复合相变蓄热材料的质量损失率,并对蓄热体进行蓄热性能分析及高温抗压强度测试。实验结果表明,采用黏结封装法,以氯化钠作为相变材料,加盖圆柱形三角孔蜂窝陶瓷基体作为载体,设定6.5℃/min的升温速率,烧结温度至800℃,保温30 min,可制备蓄热性能较为优异的复合相变蓄热材料。复合相变蓄热材料的蓄热密度为445.5 kJ/kg,该蓄热体在800℃条件下高温抗压强度达到75.9 MPa,具有良好的蓄热性能和力学性能。     

硬脂酸-十八醇二元复合相变材料性能研究

以硬脂酸(S18)和十八醇(C18)为原料,通过熔融共混法制备二元复合相变材料(PCMs)。复合后的相变材料克服十八醇二次相变的缺点,获得合适的相变温度。采用步冷曲线法测定不同配比下二元相变材料的结晶温度,共晶混合物的相变温度为51.6℃。T-History法和差示扫描量热仪(DSC)测试结果表明,复合相变材料的相变热约为210 J/g。利用红外光谱(FT-IR)表征复配后材料结构,表明硬脂酸和十八醇是通过分子力结合。35～90℃冷热循环(800次)测试表明,复合材料未出现分层现象,相变热几乎无变化,相变温度变化区间不高于0.6℃,且400次热循环后相变温度不再变化,热稳定性能良好。     

双层相变材料组合式蓄冷装置的性能研究CSCD

实验测试了两种相变温度分别为-5.4℃和-9.6℃、相变焓分别为132 kJ/kg和173 kJ/kg的十三烷和十二烷在不同组合模式下对蓄冷装置温度变化的影响。结果表明,十三烷在外层、十二烷在内层的组合模式,尽管总相变潜热在所有组合中仅排第三,但蓄冷装置将内壁温度控制在0℃以下的时间最长,与双层同为十二烷的工况相同,高于双层同为十三烷及十三烷在内十二烷在外层的模式。相变温度更高的材料在外层,可以降低环境热量传递至蓄冷装置内部的速率,延长蓄冷时间,有利于提高蓄冷装置的性能。     

非理想相变特性材料热性能简化分析方法及适用条件

采用焓法、分析了蓄能相变材料相变区比热特性性对其蓄换热性能的影响。该方法对潜热型蓄换热系统的热性能分析和计算是普适的。针对该方法较为复杂而理想相变材料（相变温度为一点）热特性的分析较为简单并有大量结果可供参考的特点，讨论了采用对理想相变材料适用的蓄换热性能分析方法和公式来计算相变温度为一个温度区间的非理想相变材料蓄换热特性的适用条件。所得结论拓宽了理想相变材料蓄换热性能分析方法及结果的适用范围。在很多情况下，大大简化了非理想相变材料蓄换性能的分析和计算，对各种蓄能相变换热器的设计和性能优化具有指导意义。     

膨胀石墨/多壁碳纳米管基共晶盐复合相变材料的制备及热特性北大核心CSCD

单一水合盐作为相变蓄热材料使用时常常由于过冷、相分离、易泄漏以及其相变温度而受到限制,因此迫切需要制备出一种储热密度高、相变温度适宜、热导率大的复合相变材料。本工作采用熔融共混法在NH_(4)Al(SO_(4))_(2)·12H_(2)O(AASD)中掺入不同质量分数的MgSO_(4)·7H_(2)O(MSH),成功制备了AASD-MSH共晶盐相变材料,其质量比为55∶45,相变温度为76.4℃,相变潜热为189.4 J/g。共晶盐的X射线衍射图谱和傅里叶红外光谱表明其为物理混合。引入质量分数1%成核剂CaCl_(2)·2H_(2)O及1%增稠剂可溶性淀粉降低共晶盐过冷度,过冷度从34.9℃降低至28.0℃。引入改性膨胀石墨(MEG)与多壁碳纳米管(MWCNTs)制备复合相变材料,改善共晶盐易泄漏及热导率低等问题,当MWCNTs质量分数为0.5%时,复合相变材料的热导率高达8.185 W/(m·K),为共晶盐的19.98倍,其中共晶盐占比为75.6%,相变温度为74.3℃,相变焓值为133.5 J/g,过冷度进一步降低至22.2℃。热重实验表明与MEG-MWCNTs的复合增加了共晶盐的热稳定性,且经过100次冷热循环后复合相变材料的相变焓值基本不变,具有良好的循环稳定性。本工作制备得到的AASD-MSH/MEG-MWCNTs复合相变材料是一种相变温度适合、相变焓值较高、热导率较大的相变材料,且具有良好的热循环稳定性,应用潜力极大。     

RT6/纳米铝相变蓄冷材料的热物性研究

石蜡类相变材料RT6相变潜热高,相变温度低,化学性质稳定,但其具有导热系数低,蓄能时间长的缺点,固采用纳米粒子强化换热。通过粒度观测法选取分散稳定性较好的纳米Al粒子制备纳米相变材料,实验分析强化后的相变过程、纳米流体石蜡/纳米铝的导热性和相变特性。实验结果表明,复合材料稳定性好,相变温度基本不变为4～8℃,相变焓值略有下降,但导热系数明显提高,可以作为蓄冷系统的新型蓄冷材料广泛应用。     

相变墙体材料在温室大棚中的实验研究

在以往研究基础上,采用实验分析的方法,对所研制复合相变墙体材料的蓄放热特性进行了研究;并将此种材料应用于温室大棚北墙内表面,搭建了普通温室大棚和相变温室大棚的缩尺寸实验台,进行了对比实验.实验结果表明,与普通温室大棚比较,选择相变温度适宜的复合相变墙体材料应用于温室大棚北墙内表面,棚内空气温度及墙体内表面温度可明显提高,其耗电节能率η达到了8%.     

电热型管壳式相变蓄热器的设计与性能实验

相变蓄热技术近年来在电力削峰填谷的应用中发挥了重要作用,成为供热领域的新热点。本文设计了以PTC电加热棒为发热源,水为载热介质,纳米共晶水合盐为相变蓄热材料的管壳式相变蓄热器。实验研究了蓄放热过程中装置内部水和相变材料的温度分布情况以及特定温度范围的蓄放热性能及变化规律。结果表明,以圆管正三角阵列 + 折流板为特征的管壳式换热器结构可以使蓄热器内部温度分布更加均匀;以某测温点水温75 ~ 98℃变化区间为蓄放热周期,蓄热周期的实际蓄热量为779 796 kJ,有效蓄热系数达到0.91,平均蓄热功率为94.13 kW;在放热周期,放热功率从74.2 kW随水温的下降而逐渐减小至51.8 kW,当水温降至相变温度以下时,放热功率趋于稳定。     

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.     

癸酸-棕榈酸二元复合相变材料的相变特性研究

通过熔融共混法制备一系列二元脂肪酸复合相变材料,并利用步冷曲线法确定癸酸-棕榈酸(CA-PA)二元复合相变材料的最佳质量配比为86∶14,其共晶温度为22.1℃。采用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、冷热加速循环实验和瞬态平面热源法(TPS)等研究CA-PA复合相变材料的结构与性能,发现CA-PA的FT-IR曲线上同时存在CA和PA的特征吸收峰,表明CA与PA是通过分子力作用在一起的。然后对CA-PA进行400次5~80℃冷热加速循环后,发现其相变温度变化不大于0.5℃,可见CA-PA热稳定性良好,且导热系数为0.151 W/(m·K)。同时,根据差示扫描量热仪(DSC)分析得到CA-PA的相变温度和相变潜热分别为21.78℃和154.7 J/g,这与通过步冷曲线得到的共晶温度十分符合,因此该CA-PA复合相变材料适用于建筑节能和热回收领域。     

新型定形板状相变材料的蓄/放热特性

对填充了新型定形板状相变材料的蓄热槽的蓄／放热特性进行了数值计算分析和实验比较。根据数值计算，对影响蓄热槽蓄／放热特性的主要因素——相变材料的几何尺寸、相变材料的导热系数、流体流速、对流放热系数、相变材料填充率等的影响规律进行了分析研究，计算出了蓄热槽内温度分布随时间的变化；并在实验台上测试了蓄热槽初始温度、流人和流出蓄热槽流体温度、作为蓄热体的相变材料测点温度随时间的变化，计算结果与实验结果具有较好的一致性。     

脂肪酸类二元储能材料的相变特性与配比调节北大核心CSCD

针对单一脂肪酸相变温度固定,与实际需求匹配性差的问题,提出以癸酸(CA)、月桂酸(LA)、十四酸(MA)、软脂酸(PA)和硬脂酸(SA)五种常见的脂肪酸作为相变材料,将其两两复合,利用低共融理论计算10种二元复合体系的最低共融点和理论质量配比,通过熔融共混法制备二元低共融复合体系并在其低共熔点上下3%~6%调节质量配比,借助DSC测试二元低共融复合体系的相变特性。结果表明,二元低共融体系的理论相变温度范围为21.58~53.90℃,理论相变潜热范围为157.64~191.85 J/g,与五种单一脂肪酸的热性能相比,相变温度降低了约10~15℃,相变潜热值无明显变化;制备的10种二元低共融体系的相变温度范围为19.94~56.49℃,与理论相变温度偏差为1.93%~14.72%;相变潜热为125.78~181.45 J/g,与理论相变潜热偏差为0.18%~19.86%;其中CA二元体系的理论相变温度范围为21.58~30.11℃,适用于建筑节能领域;LA二元体系的理论相变温度范围为35.87~41.15℃,适用于电子器件热管理或调温纺织品领域;MA和PA二元体系的理论相变温度范围为46.05~53.9℃,适用于大体积混凝土温控领域;在低共熔点附近调节配比发现最佳配比与理论计算的低共熔配比偏差在4%以内,验证理论计算的准确性和可行性。本研究结果可为脂肪酸类二元复合相变材料的具体使用范围提供技术参考。     

混合有机材料相变特性实验研究

通过改变混合物的成分配比可以有效地改变混合物物理特性，使其满足某一特定需求。实验研究了一种适用于蓄冷过程的有机混合相变材料，其相变温度范围为６－８℃，具有较好的凝固和熔化特性，没有出现通常的过冷现象，球内实验表明，Ｓｔｅ数和球体直径是影响相变时间的两个重要因素。     

复合相变材料调控机理与强化换热的实验研究

为获取相变温度、潜热和导热性都比较合适的相变材料,本文使用高熔点的固态石蜡(熔点为70℃)和低熔点的液态石蜡(熔点为5℃)按照不同比例进行配比实验,来获得不同相变范围的相变材料,以适应实际应用的要求。制备了五种复合相变材料样品,使用差式扫描量热仪(DSC)测试其参数。并选用孔隙率均为95%,孔隙密度(pores per inch, ppi)分别为15,30和50 ppi的三种泡沫铜,采用熔融浸渍法将石蜡填充其中制备复合相变材料,进而探究泡沫铜对石蜡强化换热的效果。实验结果显示比例为A1(20%5℃+80%70℃)、A2(35%5℃+60%70℃)和A5(80%5℃+20%35℃)时只有一个熔化峰,其起始点分别为56.6℃,53.2℃和3.7℃,表明通过物理方法将两种石蜡混合可以调控复合相变材料的熔点与潜热。热导率测试结果表明当孔隙率为95%孔隙密度分别为15,30和50 ppi时泡沫铜可以提高石蜡导热率3-7倍。     

基于热性能的相变混凝土复合自保温砌块的优化设计

为提高混凝土复合自保温砌块的热工性能,将相变材料填充到砌块中,形成相变自保温砌块。设计了 五种相变自保温砌块,采用 ANSYS软件模拟分析不同方案的保温性能,得到最优砌块块型。在此基础上,以 西安地区夏季某朝南房间为研究对象,采用 EnergyPlus软件对相变砌块房间展开热环境模拟,研究不同相变 温度及相变材料安装位置对室内热环境的影响,探究最优相变层位置及最优相变温度。研究结果表明:孔型 为三排交错排列的砌块为最优砌块,其砌筑墙体传热系数为0.439W/(m2·K);夏 季 初 始 室 外 气 温 中 温 时 段、中间高温时段以及末期低温时段的最优相变温度分别为24.00、30.00及28.00℃。整个夏季的最优相变 温度为26.00~28.00℃,最优相变层位置为砌块内侧孔。对于整个夏季,相变材料安装位置对室内温度的影 响高于相变温度的影响,优化设计时应重点考虑。