泡沫铜/石蜡复合相变材料融化过程的换热特性

为了研究强化相变蓄热器的换热情况,搭建了矩形腔体内填充泡沫金属/石蜡的实验台,在恒壁温条件下,进行了泡沫金属/石蜡复合相变材料的融化蓄热实验。根据实验数据绘制了不同加热温度下石蜡内部温度随时间变化曲线,分析了腔体内自然对流对温度分布的影响、传热温差对蓄热时间的影响。结果表明,泡沫金属的高导热性能强化了石蜡在腔体内的融化过程,距离加热面较近的石蜡融化后产生的自然对流加速了剩余固态石蜡的融化;而且传热温差越大,自然对流越明显,蓄热时间越短。     

Heat transfer of micro-droplet during free fall in drop tube

To explore the heat transfer of micro-droplet during free fall in the drop tube, the falling velocity and microgravity level are calculated. The Newtonian heat transfer formulation is coupled with the classical heat conduction equation to predict the heat transfer process within micro-droplet. Based on the numerical solution by finite difference method with implicit Euler scheme, the temporal evolution of thermal information inside micro-droplet is obtained including the temperature distribution, cooling rate, temperature difference and gradient. To quantitatively reveal the mechanism how the various factors affect the heat transfer of micro-droplet, the effects of physical properties of liquid metal and cooling gas as well as the micro-droplet size are studied. As the important indicators of heat transfer process, the cooling rate and temperature difference are acquired to systematically investigate the relationship between thermophysical properties and heat transfer process of different metallic micro-droplets.     

石蜡相变蓄热过程数值模拟

相变材料（PCM）相变过程的传热特性对潜热储存过程的有重要的影响．对一种圆环形柱体石蜡相变蓄热材料,分别建立了忽略液相自然对流和考虑液相自然对流相变过程的数学模型,采用FLUENT软件对其蓄热熔化过程进行数值模拟,获得石蜡熔化过程温度场分布、熔化时间以及相界面移动规律,并数值计算了石蜡水平放置和竖直放置时,熔化过程的熔化时间和温度分布．对比两种模型的模拟结果表明,当石蜡材料厚度大于40mm,熔化过程中液相中自然对流作用对熔化过程有较大的影响．     

合金元素对Sn-Bi-Sb-Ag-Cu-Re系无铅钎料性能和组织的影响

研究了合金元素Bi、Sb、Ag、Cu、Re对锡基无铅多元钎料性能和组织的影响.研究结果表明，增加Bi、Ag、Cu含量可以降低液相线温度，Sb可以提高液相线温度；Bi、Cu有提高润湿性能的作用，Sb、Ag、Re在低含量范围内可提高润湿性能；Cu有提高剪切强度的作用，Bi明显使剪切强度降低.钎料的相组成是由在β Sn的基体上分布着金属间化合物Ag3Sn、SnBi和Cu6Sn5构成的，Sb和Re则基本上是固溶在基体中.     

直接金属选区激光多道烧结温度场有限元模拟

局部输入的集中移动激光热源势必造成直接金属选区激光烧结过程中温度场分布不均匀、不稳定。研究多道激光烧结对掌握烧结过程中温度场动态分布及不同烧结道的相互影响规律具有重要意义。在考虑随温度变化而变化的热传导、比热容等热物性参数的作用下，建立直接金属多道烧结的三维温度场有限元模型。采用ANSYS参数化设计语言模拟多道烧结的热源移动，用焓处理相变潜热的影响。模拟结果显示：随着烧结过程的进行，随后的烧结道具有越来越大的热影响区域，且热影响区域的不均衡性越来越明显；极大的温度梯度发生在激光束扫描方向改变时的烧结件边沿区域。模拟结果的最高温度、平均温度与先前的实验结果一致。     

高温相变储热单元模拟研究与计算

运用Fluent软件对圆形储热单元内部LiCl高温相变材料熔化过程进行二维数值模拟。模拟结果表明：不同位置的LiCl都会出现恒温＂平台＂,其平台的长度和出现的时间间隔随空间位置的不同而有显著差异;随时间的增加,储热单元储热量在相变区明显增大,其储热功率也相应出现了最大值。相变材料的导热系数、相变储热单元的形状和空间尺度以及其恒温隔热装置是改善相变储热系统储热性能的关键性因素。     

水泥土冻结温度及热物理参数试验研究

通过室内试验对冻结水泥土热物理参数进行了系列试验研究。结果表明:冻结水泥土随水泥掺入比的增加,冻结温度呈线性关系降低,且相同水泥掺入比情况下,粘土冻结温度比砂土的要低。两种水泥土在常温下导热系数和容积热容量随水泥掺入比的增大而减小,导温系数随水泥掺入比的增大而增大;在-10℃条件下导热系数、容积热容量和导温系数随水泥掺入比的增大而减小,但变化不明显。可为类似工程冻结设计提供冻结计算参数。     

Al-34%Mg-6%Zn和Al-28%Mg-14%Zn合金的热分析研究

利用差示扫描量热仪(DSC)和H-90型膨胀仪,对潜热储能材料A l-34%Mg-6%Zn和A l-28%Mg-14%Zn合金的热物性参数进行了测定,如固、液态时的比热容,30~500℃间的质量密度,熔化温度和熔化潜热等.测试结果表明,两种合金的熔化温度和熔化潜热分别为454℃、447℃和314.4 kJ/kg、303.2 kJ/kg.从室温加热到熔化温度时,两种合金的密度分别减少1.05%和1.09%.在相变之前,两种合金的比热容随温度的升高而增大,在445℃时,分别为1 368.5 J.kg-1.k-1、1 203.6 J.kg-1.K-1.在相变过程中,由于熔化潜热的原因,合金的比热容变化很大.从理论计算值的比较和误差分析来看,上述热物性参数的测试结果是可信的.本文还对合金组元和相对热物性参数的影响进行了讨论.     

Role of Composite Phase Change Material on the Thermal Performance of a Latent Heat Storage System: Experimental Investigation

复合相变材料对潜热储能系统中热性能作用的实验研究

Jasim Abdulateef¹, Ahmed F. Hasan^2*,Mustafa S. Mahdi²

（1. 迪亚拉大学 机械工程系,巴古拜 32001,伊拉克;2.迪亚拉大学 化学工程系,巴古拜 32001,伊拉克）

摘要：

石蜡是可用于潜热储能系统单元（LHSU）的理想的相变材料（PCM）。这种潜热储能单元的使用因相变材料导热性差而受到限制。本文采用铝和相变材料制成的金属泡沫生产复合相变材料,以此作为相变材料-潜热储能单元中的导热材料,并使用水作为传热流体（HTF）。通过实验,评估了使用纯相变材料和复合相变材料的潜热储能单元的传热特性。研究包括熔化和凝固过程中相变材料的时变可视化。此外,热存储室内放置一个热电偶网络,记录每个过程的温度分布。结果表明,复合相变材料-潜热储能单元在熔化和凝固过程中均表现出较好的性能。由于金属泡沫的作用,复合相变材料-潜热储能单元的熔化时间比简单的相变材料-潜热储能单元快83%左右,凝固时间减少85%左右。

关键词：相变材料;金属泡沫;潜热;复合相变材料

     

膨胀珍珠岩/有机羧酸复合相变储能材料试验研究

用膨胀珍珠岩多孔基体与有机羧酸进行物理复合,制备建筑储能材料,通过SEM分析了复合储能材料的微观结构,通过DSC测试其相变温度、相变焓.结果表明:辛酸、月桂酸和豆蔻酸与膨胀珍珠岩的最佳吸附量约为55%、45%、40%,膨胀珍珠岩/辛酸复合相变储能材料有合适的相变温度,膨胀珍珠岩/豆蔻酸复合储能材料有较高的相变焓.     

1.06μm连续激光对InSb、Si、Ge、Ni、Cu材料热损伤数值分析

针对波长1.06μm连续激光辐照InSb、Si、Ge、Ni、Cu材料的热损伤问题,开展了理论和数值模拟研究.考虑了材料的热物性参数随温度变化情况,建立了激光辐照下的二维轴对称温升模型;利用COMSOL软件分别模拟了5种材料的温升和熔融损伤阈值,比较分析了不同光强分布激光的热损伤效果.研究结果表明:相同辐照条件的激光引起5种材料的温升及损伤阈值差异,主要是由于不同材料的热物性参数和吸收系数的差异造成的,并且InSb材料相比另外4种材料的温升较高,较易发生熔融损伤;相同能量的激光辐照同一材料时,均匀分布激光引起的温升相比高斯分布的较高;相同的辐照时间,高斯分布激光的熔融损伤阈值高于均匀分布;相同的激光功率密度,均匀分布激光相比高斯分布激光最先到达熔融损伤;随着辐照时间的延长,两种光强分布激光达到熔融损伤的激光功率密度均趋于稳定.     

A new kind of shape-stabilized phase change materials

Based on the lowest melting point and Schroeder’s theoretical calculation formula,nano- modified organic composite phase change materials(PCMs)were prepared.The phase transition temperature and the latent heat of the materials were 24℃and 172 J/g,respectively.A new shape-stabilized phase change materials were prepared,using high density polyethylene as supporting material.The PCM kept the shape when temperature was higher than melting point.Thus,it can directly contact with heat transfer media.The structure,morphology and thermal behavior of PCM were analyzed by FTIR,SEM and DSC.     

城市住区室外热环境三维分布特征模拟——以杭州为例

选取杭州城西3个现实住区为模拟对象,应用室外水平与垂直气温实地观测与CFD数值模拟相结合的方法,量化模拟并比较在无风与微风条件下夏季不同建筑布局的住区室外热环境的三维分布特征.结果表明,在相似的下垫面特征、太阳辐射和建筑体表面热属性条件下,考虑导热和自然对流条件下室外模拟温度比仅考虑导热条件更接近于现实室外热环境,即相差幅度为1～3 ℃.在垂直方向上,随着高度的上升,室外热环境逐步由受下垫面导热的影响为主转变为受太阳辐射与自然对流影响为主,纵向气温变化幅度为2.0～2.5 ℃.在通常情况下,点式高层的住区室外热环境优于围合高层与行列式多层住区.     

太阳能蓄热石蜡类相变材料循环稳定性

研究了石蜡54号~56号、56号~58号、58号~60号相变材料的热稳定性,其相变温度在50~60℃之间.利用差示扫描量热(DSC)技术测定了经过1次、100次、200次、300次反复热循环的相变材料的相变温度和相变潜热,实验结果表明:随着热循环次数的增加,相变材料的相变温度和相变潜热的变化很小. 更多还原     

Heat transfer in high density electronics packaging

ＳＩＰ (ＳｙｓｔｅｍｉｎＰａｃｋａｇｉｎｇ ,ｓｅｅＦｉｇ .1 )ｉｓａｎａｓｓｅｍｂｌｙｗｈｅｒｅｔｈｅｃｈｉｐｓａｒｅｍｏｕｎｔｅｄｉｎｃａｖｉｔｉｅｓｃｏｒｒｏｄｅｄｉｎｔｈｅｓｕｂｓｔｒａｔｅｓａｎｄｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓｔｏｔｈｅｃｈｉｐｓａｒｅｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｄｗｉｔｈｐｏｌｙｍｅｒｓ[1] .Ｔｈｉｓｋｉｎｄｏｆａｓｓｅｍｂｌｙｅｎｓｕｒｅｓｔｈｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｗｉｔｈｖｅｒｙｈｉｇｈｐａｃｋａｇｉｎｇｄｅｎｓｉｔｙａｎｄｌｏｗｉｎｔｅｒ…     

弹簧钢点焊熔核温度场的有限元模型

在充分考虑接触电阻、液态熔核温度、相变潜热等因素对点焊熔核温度场影响的条件下 ,建立了 65Mn弹簧钢点焊熔核温度场的有限元模型。利用该模型可以系统地研究弹簧钢的点焊热过程 ,为正确选择点焊工艺参数提供了理论依据 ,并可进一步实现弹簧钢点焊接头组织及性能的数值预测。验证表明 ,理论计算与实测结果吻合得较好。     

长脉冲激光辐照单晶硅的表面形态

针对长脉冲激光在空气中对单晶硅进行辐照所产生的表面形态问题,研究了不同能量密度的激光辐照后单晶硅的表面形态变化及其形成机理.结果表明:单晶硅表面的涟漪波纹状微结构与光的散射和干涉有关;随着激光能量密度的增加,单晶硅表面出现解理现象,其主要是由较高的温度梯度而引起的应力所致;熔融和汽化时的单晶硅表面形态主要是由载流子动力及等离子体波引起的;激光辐照单晶硅中心点温度曲线在单晶硅熔点和沸点附近时出现平台期,这是由于材料在熔融和气化过程中要吸收潜热;激光能量密度越大,单晶硅表面的损伤面积越大.     

合金元素对Pb-Sn-Sb-Bi-P-Cd系软钎料件能的影响

研究了Sn、Sb、Bi、P、CA五种合金元素对Pb-Sn-Sb-Bi-P-CA系软钎料的熔化温度、润湿性能、抗剪强度等性能的影响．结果表明，加入适量的Sn、Bi、Sb、Cd可以降低液相线温度；加入适量的Sn、Cd可改善润湿性能；加入适量的Sb、Sn、P可提高抗剪强度．     

Thermophysical properties of difluoromethane (HFC-32)

Ｉｎｔｈｅ1970’ｓＣＦＣｓａｎｄＨＣＦＣｓｗｅｒｅｆｏｕｎｄｔｏｈａｖｅｏｚｏｎｅｄｅｐｌｅｔｉｏｎｐｏｔｅｎｔｉａｌａｎｄｇｌｏｂａｌｗａｒｍｉｎｇｐｏｔｅｎｔｉａｌｗｈｉｃｈｉｎｄｕｃｅｓｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｃａｒｅｓａｎｄｎｏｔｉｃｅｓ.ＴｈｅｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＭｏｎｔｒｅａｌＰｒｏｔｏｃｏｌａｎｄｔｈｅｒｅｖｉｓｉｏｎｏｆｔｈｅｐｒｏｔｏｃｏｌｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｔｈｅｐｈａｓｅｏｕｔｄａｔｅｓｏｆＣＦＣｓａｎｄＨＣＦＣｓ.Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ,ｔｏｄｅｖｅｌｏｐｎｅｗｒ…     

Effect of Ag and Ni on the melting point and solderability of SnSbCu solder alloys

To improve the properties of Sn10Sb8Cu solder alloy, two new solders(SnSbCuAg and SnSbCuNi)were formed by adding small amounts of Ag or Ni into the solder alloy. The results show that the melting point of the SnSbCuAg solder alloy decreases by 14.1℃ and the spreading area increases by 16.5% compared to the matrix solder.The melting point of the SnSbCuNi solder alloy decreases by 5.4℃ and the spreading area is slightly less than that of the matrix solder. Microstructure analysis shows that adding trace Ag makes the melting point decline due to the dispersed distribution of SnAg phase with low melting point. Adding trace Ni,Cu_6Sn_5 and (Cu,Ni)_6Sn_5 with polyhedron shape on the copper substrate can be easily seen in the SnSbCuNi solder alloy,which makes the viscosity of the melting solder increase and the spreading property of the solder decline.