膨胀石墨/石蜡定形相变蓄热太阳能集热器传热行为模拟分析

太阳能光热利用是解决能源危机及环境问题的有效途径之一.基于高导热定形相变材料的太阳能集热器可以实现集热、热量输运及储能于一体,有效实现高效太阳能光热利用.以石蜡(PA)为相变储能材料,膨胀石墨(EG)作为支撑材料及导热和光吸收添加剂,制备了兼具高效光热转换、快速热量输运和高密度能量储存的EG/PA定形相变材料用于蓄热太...     

定形相变板材制备及相变墙体热工性能研究

实验制备了高性能定形相变板材,相变潜热高达152.1 J/g,在110℃高温下能保持固体形态无泄露.基于该板材热物性参数,搭建了装配式相变墙体模型,利用ANSYS软件模拟研究该墙体在某地区高温夏季的传热特性,对比该相变墙体与传统墙体内侧壁温变化和传热热负荷,结果表明:24 h传热周期内相变板材可降低约40％的传热负荷;...     

相变蓄热电暖器的制作及性能测试

针对许多地区电力出现相对过剩、电力峰谷差不断拉大的现象，开发了一种在低谷电时段蓄热、在用电高峰时放热的相变蓄热电暖器。此装置采用电加热管直接加热，为了强化内部传热，在设备中加装了内翅片，实验结果表明内翅片起到很好的强化传热作用。测出了充放热过程设备中相变蓄热材料温度和出风温度，绘制了相变材料温度及出风温度随时间的变化曲线，由此曲线可明显看出材料的相变过程。通过对测试结果分析可知，此设备具有体积小、蓄热量大、放热温度均匀、便于控制等特点：j可在低谷时段蓄热，在用电高峰时放热，起到了降低用户费用。充分利用电力资源的作用，此设备适合用于替代以往部分电采暖设备。     

石蜡相变微胶囊及蓄热调温织物的制备及性能研究

以甲苯二异氰酸酯和哌嗪为壁材单体,30#相变石蜡为芯材,采用界面聚合法制备出一种新型聚脲相变微胶囊,将此相变微胶囊加入到涂层整理液中制备出蓄热调温棉织物。考察了制备条件对微胶囊成形和粒径大小的影响:微胶囊形态随水相单体浓度的增大而改善,粒径随乳化速度的增大及乳化剂浓度的增大而减小。在哌嗪质量分数为1.0%、乳化剂OP质量分数为2.0%、乳化速度为5 000 r/min的条件下制备出的相变微胶囊粒径均匀,成形良好,平均粒径为10.6μm。微胶囊涂层织物具有良好的蓄热调温性能。     

相变蓄热电暖器的制作及性能测试

针对许多地区电力出现相对过剩、电力峰谷差不断拉大的现象,开发了一种在低谷电时段蓄热、在用电高峰时放热的相变蓄热电暖器。此装置采用电加热管直接加热,为了强化内部传热,在设备中加装了内翅片,实验结果表明内翅片起到很好的强化传热作用。测出了充放热过程设备中相变蓄热材料温度和出风温度,绘制了相变材料温度及出风温度随时间的变化曲线,由此曲线可明显看出材料的相变过程。通过对测试结果分析可知,此设备具有体积小、蓄热量大、放热温度均匀、便于控制等特点。可在低谷时段蓄热,在用电高峰时放热,起到了降低用户费用,充分利用电力资源的作用,此设备适合用于替代以往部分电采暖设备。     

中温相变蓄热装置的蓄放热性能研究

以相变温度为80℃的相变蓄热装置为研究对象,根据建立的相变传热分析模型,应用数值模拟的方法,研究了蓄热体——相变材料的热物性参数、几何尺寸、填充率,以及热媒体——热水的流速等因素对蓄热装置蓄、放热规律及其特性的影响.研究结果表明,当板状定形相变材料的导热系数在0.4W/(m·K)左右、板厚为8 mm、相变材料的填充率在65%~75%、热媒体流速为5~8mm/s时,蓄热装置可获得较高的蓄、放热效率.     

相变蓄热装置的研制及放热性能测试

相变蓄热装置因其体积小、蓄热量大、放热温度均匀等特点在热能储存方面有很广阔的应用前景。针对许多地区电力出现相对过剩、电力峰谷差不断拉大的现象,研制开发了一种在低谷用电时段储存电能、在用电高峰时放热的相变蓄热装置,装置中加装了强化传热的导热翅片和放热的换热盘管。在不同出水流量下对放热过程中的热工参数进行了测量。通过对测试结果分析可知,导热翅片起到很好的强化传热作用,此设备具有体积小、蓄热量大、放热均匀、便于控制等特点。它适用于对热能的储存,也便于把储存的热能以多种形式供给用户。     

蓄热调温纤维的熔纺制备及其性能研究

将自制的以正十八烷为囊芯、三聚氰胺-甲醛树脂为囊壁的相变材料微胶囊(PCMMcs),与聚丁二酸丁二醇酯(PBS)切片混合,采用熔融纺丝工艺制备了蓄热调温纤维.用扫描电镜、热分析等方法研究了纤维的结构、蓄热调温性能和物理力学性能.实验结果表明:PCMMcs质量分数为10%的纤维试样,经差示扫描量热法测试,其在29.3℃时有16.1 J/g的熔融相变焓,表明本法制备的PCMMcs与PBS能够进行共混熔融纺丝,制成的纤维具有较好的蓄热调温功能.     

相变蓄热地板非稳态传热特性模拟研究

建立了相变蓄热地板采暖的物理模型和非稳态传热过程的数学模型,并通过模拟计算,分析了相变材料特性、装饰层特性、电加热功率对地板传热的影响规律.结果表明:相变材料的厚度和潜热对蓄热时间有一定的影响;装饰层对地表温度有很大影响,要求室内温度变化平缓时选用传热性能较好的材料;电加热功率不宜太大也不能太小,要既能满足需要又能达到减少电力消耗的目的.这为相变蓄热地板的设计,施工和运行提供了必要的理论基础.     

矩形蓄热单元内石蜡的相变传热特性

为掌握蓄热单元内相变材料(phase change material, PCM)的传热特性,提高相变换热器的传热效率,采用焓-孔隙率模型,利用FLUENT软件对石蜡在矩形蓄热单元内的传热过程进行数值模拟,引入单元液相分数β及无量纲Fo、Ste和Ra分析圆管外不同位置处石蜡的蓄/放热规律及换热流体入口温度不同对石蜡蓄/放热过程的影响规律。结果表明:圆管外石蜡的总体熔化快慢按照上部、左/右部、下部的顺序进行,且上部比其它部分完成熔化所需时间缩短20%以上;放热过程中,圆管外石蜡的总体凝固快慢按照下部、左/右部、上部的顺序进行。矩形壳体内PCM蓄热过程的传热机制由导热逐渐过渡为自然对流。增加换热流体与石蜡之间的温差能显著提高蓄放热效率。通过多项式拟合得到关于β的准则关系式。     

地下蓄能能量传输与传热研究

面对能源与环境日渐紧张的局面,可再生能源的使用成为解决这一问题的有效手段.地下浅层作为地下蓄能与地源热泵的能源库被认为是目前最具清洁环保特征的绿色能源利用技术.本文在分析地下蓄能换热器的传热机理中,提出套管式地下换热器的管内流动与岩土传热耦合的数学模型,在饱和岩土无渗流状况下,分析研究流体出口温度和岩土温度时变动态特性...     

热二极管在储能式太阳热水器中的应用研究

介绍了热二极管概念及其工作原理,分析了太阳能相变储能材料所应具备的热物理性质,对热二极管传热性能以及储能材料的相变规律开展了实验研究．实验结果表明：热二极管具有良好的启动和等温传热性能;当加热段内工质充液率约为85％时,热二极管传热效率和冷凝段换热系数均达到最佳值;储能材料内部在相变过程中存在不均匀性,且与冷凝段管壁间的换热系数较小．     

应用于LED散热一体化平板热管的传热性能

为解决LED散热问题,制作了一种一体化平板热管,搭建了平板热管实验台以研究此平板热管的传热性能,设计了模拟热源的保温方案.为了模拟LED芯片的发热,制作了模拟芯片热源,并对实验结果的不确定度进行分析.通过实验研究了加热功率、充液率和工质对平板热管传热性能的影响.实验结果表明:此平板热管具有良好的均温特性.在所测试的功率范围内,蒸发腔热阻随着功率的上升而降低.充液率方面,此平板热管的最佳充液率为40%.在测试的3种工质中,去离子水的传热效果最好.     

混凝土桩储热技术研究及经济性分析

分析了土壤储热技术的现状,对混凝土桩储热技术的经济性进行分析,得出混凝土储热桩储热技术造价相对于土壤源热泵系统节省25%左右的打井费用,经济效益巨大.     

钾明矾/膨胀石墨定形复合相变材料储热性能研究

选用十二水硫酸铝钾(钾明矾)为相变材料,采用化学改性后的膨胀石墨为支撑材料,利用"熔融共混-凝固定形"法制备了定型复合相变材料。通过扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热分析仪(DSC)和热重分析仪(TGA)分别研究了样品的微观形貌、相变焓及其熔化过程。改性膨胀石墨质量分数为20%的样品能够均匀吸附大量相变材料。DSC分析结果表明,其熔点和熔融焓分别为84.39 ℃和473.52 kJ/kg。经过50次的充放热循环测试,改性膨胀石墨质量分数为20%的样品的熔融焓仅下降7.48%。改性膨胀石墨与钾明矾具有良好的相容性。充放热测试表明,该复合相变材料具有良好的循环稳定性,是一种性能优良的相变热储存材料,在建筑物节能领域和太阳能热利用中具有广阔的应用前景。     

翅片盘管式相变储热器传热性能研究

翅片盘管可以强化盘管外侧的换热.本文研制了一种翅片盘管式相变储热器,以石蜡R54为相变材料,在3组不同流量工况下,分别对3种不同翅片间距的储热器进行了实验研究,分析了其不同工况下的温度分布和传热系数情况,得出了该类型相变储热器的储热效率及传热系数与流量成正比、与翅片间距成反比的结论.     

板式换热器单相换热和压降数值模拟

建立了板式换热器水侧单流道CFD仿真计算模型,并通过与实验点的对比验证了该模型的精确性.基于数值模拟结果,拟合得到板式换热器水侧换热系数和摩擦因子计算关联式,为板式换热器的优化设计提供了依据.     

基于Dymola仿真平台的CO2热泵热电池储能水箱尺寸优化研究

基于Dymola仿真平台,建立了跨临界CO_2热泵储能系统动态模型,模拟研究了系统中储能水箱几何尺寸对其性能的影响,并与试验结果比对以保证模型的准确性。借助MATLAB优化工具箱,优化储能水箱的内部结构,优化后热分层系数提高了2.95%。在Dymola中建立优化后的热分层水箱模型,然后通过Dymola建立的热泵储能动态模型对储能水箱尺寸进行了优化,结果表明,优化后系统总性能系数提高了3.71%。     

蓄能型太阳能热泵系统中复合材料蓄热过程研究

设计了一种分季节蓄能型太阳能热泵热水系统,集太阳能集热容器、相变储能容器、热管于一体,利用Fluent软件对蓄能型太阳能集热器开展了数值模拟,使用Solidification/Melting和VOF模型模拟癸酸/62#石蜡复合相变材料蓄热过程,并采用Boussinesq近似法考虑了自然对流的影响. 结果表明,在集热器内只充灌单一相变材料不能满足不同季节蓄能型热泵系统的供热水需求. 由癸酸和62#石蜡组成的复合相变材料在蓄能过程中出现了两个相变温度,分别在32.66 ℃和59.45 ℃,可以满足本系统不同季节的蓄热需求. 蓄热过程中,由于癸酸和62#石蜡本身密度差以及浮升力的影响,真空管纵向截面出现了温度分层现象. 结果可为复合相变储能材料的推广应用提供可靠的理论依据.