金属氢化物导热系数测量

储氢材料是一类新的功能材料。研究它的导热性能，对于储氢材料使用时放氢所需的热源以及加热时间是十分重要的。通过稳态测量和非稳态测量理论分析，设计出相应的实验装置，探讨金属氢化物导热系数的测定。     

金属氢化物储放氢反应器研究进展

金属氢化物储氢具有原料丰富易得、体积储氢密度较高、储放氢条件相对温和且调节范围宽等优点,在氢储运、氢储能、便携氢源等领域应用广泛。金属氢化物在吸放氢时大量放热和吸热的反应特性决定了反应器的热管理效能对整个装置的储放氢性能具有决定性影响。从反应器类型、热管理单元结构演变和热管理效果评价等方面,综述了管式、盘式、罐式、蜂窝式等典型结构金属氢化物储氢反应器的研究进展。对于最常见的罐式反应器,在保证本质安全和较高储氢密度的前提下,综合采用内外结合、扩展传热表面、微通道换热等强化传热技术,设计出外部换热型、内部直管换热型、内部螺旋管换热型、内部微管束换热型、内外复合换热型等热管理结构。就热管理效果而言,仿真与实验研究均表明,随着传热表面的拓展、热交换工艺条件的优化,反应器储放氢过程的可控性大大提高,储放氢性能显著改善。随着金属氢化物储氢材料的不断发展及应用场景的日益多样化,金属氢化物储氢反应器正朝布局均匀化和结构紧凑化方向发展。     

金属氢化物的吸附性能和活性炭贮氢的可行性

目前迫切需要解决氢能在输送和存储上的困难。碳材料吸附和金属氢化物吸附储氢都是经济可行的储氢手段。通过所建立的同心圆柱体物理模型,可以计算金属氢化物脱附和吸附反应锋面的瞬时位置,以及反应的热流量和氢气流量。模拟结果证明,氢气流量和热流量对时间的变化与压力有关,也与热源温度有关;表明合金材料的成分和性能对金属氢化物吸附特性有明显的影响。适当地选择村料并加以性能调整,可以提高其性能和效应。从燃料存储系统的重量及其特性看,碳材料吸附储氢比金属氢化物更适合车用。活性炭吸附技术,能够达到吸放氢条件温和、储氢容量大和成本低这三个基本要求。     

金属氢化物储氢反应器放氢特性的数值模拟

为了研究金属氢化物储氢反应器放氢过程的热质传递特性,建立了金属氢化物反应器的2维轴对称数学模型.此反应器内装填了Ti0.95Zr0.05Mn1.55V0.45Fe0.09储氢合金和膨胀石墨组成的复合压块.通过与文献中实验数据的对比验证了所建立模型的有效性.考察了换热流体温度、流体平均流速和氢气排出压力变化对金属氢化物反...     

高温粉体与水冷壁面传热的实验研究

针对粉体换热器传热系数低的现象,探索采用改变主导热阻的方法提高粉体换热器传热系数.文章设计了圆弧通道和直板通道研究粉体与水冷壁面之间的对流换热,用水冷滚筒研究滚筒冷渣机内高温粉体与滚筒之间的换热能力.研究结果表明：粉体与水冷金属壁面之间的对流换热系数远大于同等条件下的接触导热为主导热阻的换热系数;滚筒颗粒床中存在难以冷却的高温核心区;高温核心区的存在,致使换热器设计使用的对数平均温差概念失去物理基础,不能反映粉体换热器的工作过程;决定滚筒冷渣机换热能力的是靠近水冷壁面的灰渣温度与水冷壁面温度的温度差.     

制冷工况下PHC能源桩的换热性能分析

为研究不同因素对预制高强混凝土(precast high-strength concrete,PHC)能源桩换热性能的影响,建立PHC能源桩三维数值仿真分析模型,分析不同注浆回填材料导热系数、热交换管入口温度、桩体导热系数和PHC桩回填直径对PHC能源桩换热性能的影响.结果表明,PHC能源桩的换热量随注浆回填材料导热系数的增加而增大;制冷工况下,提高热交换管的入口温度有利于提升PHC能源桩的换热量;桩体导热系数的增加会提高PHC能源桩的换热性能;PHC能源桩的换热量随着PHC桩回填直径的增加而逐渐提高.通过田口法分析了不同因素对PHC能源桩换热性能的影响,热交换管入口温度的影响最大,其次是注浆回填材料导热系数和PHC桩回填直径,桩体导热系数的影响最小.研究结果可为PHC能源桩的工程设计和应用提供技术支撑和指导.     

金属氢化物制冷空调系统的设计及性能

以尾气驱动的车用空调为设计目标搭建了制冷型金属氢化物热泵空调系统，并选择LaNi_4.61Mn_0.26Al_0.13和La_0.6Y_0.4Ni_4.8Mn_0.2作为系统的合金工质对.推导出合金工质对的反应焓、反应熵、理论循环性能系数COP和最低制冷温度.在此基础上设计了系统反应床，搭建了功能验证型金属氢化物间歇制冷空调系统，测定了循环性能曲线，研究了操作温度与系统制冷温度和COP的关系.结果表明：制冷空调系统在工作温度为150 ℃/40 ℃/30 ℃条件下得到系统COP为0.334，制冷温度为14.3℃.高温操作温度升高，循环系统的COP开始迅速升高，但温度过高，COP值下降；低温操作温度升高，COP值升高.     

压缩机驱动金属氢化物制冷系统的热力学分析

为了提高压缩机驱动金属氢化物制冷系统的性能,建立了该制冷系统的动态性能分析模型。通过模拟计算,分析了热源温度、反应器的比热、氢化物与反应器的质量比和传热系数等对系统动态性能的影响。模拟计算分析获得了一些有意义和有价值的结论,并根据计算结果提出了改善系统动态性能的措施。     

Mg2Ni氢化物电子结构的研究

利用电荷自洽离散变分Xα对Mg2Ni氢化物的电子结构进行研究，结果表明，在Mg2Ni氢化物中，H与Nj原子之间强烈的成键作用是导致Mg2Ni合金释放氢的温度比较高的原因．在A2B型贮氢合金中，因为氢原子更倾向于进入吸热型元素周围的品格位置，所以吸热型元素在储氢合金中起到了增强对氢原子吸附力的作用．吸氢后，A2B型合金出现了A-B键受到减弱的现象，使得贮氢合金的性能降低了．     

风冷散热器仿真中对流换热系数的计算方法

对风冷散热器进行温度场仿真,需要计算对流换热系数的值。根据导热理论,建立功率半导体器件及其散热器风冷的物理模型,给出对流换热系数的计算公式,以及干空气不同温度条件下计算公式中各参数的取值表,提出仿真时对流换热系数的调整流程。通过仿真和实验,验证了对流换热系数计算方法和调整方法的正确性。     

Thermal conductivity and heat transfer coefficient of concrete

A very simple model for predicting thermal conductivity based on its definiensis was presented. The thermal conductivity obtained using the model provided a good coincidence to the investigations performed by other authors. The heat transfer coefficient was determined by inverse analysis using the temperature measurements. From experimental results, it is noted that heat transfer coefficient increases with the increase of wind velocity and relative humidity, a prediction equation on heat transfer coefficient about wind velocity and relative humidity is given.     

Prediction of the coupled heat radiation and conduction parameters and boundary condition using the unscented Kalman filter

The boundary emissivity, thermal conductivity, and boundary time-varying heat flux in the participating media are retrieved in this work. In the forward model, the coupled radiation-conduction heat transfer in the participating medium is resolved by the finite volume method combined with discrete ordinates method. The inverse model utilizes the temperature signals at the appropriate position of the medium as the known information and uses the unscented Kalman filter(UKF) as an optimization tool to reconstruct the boundary emissivity, thermal conductivity, and boundary time-varying heat flux. It is found that when the emissivity, thermal conductivity, and boundary time-varying heat flux are reconstructed simultaneously, only the temperature information of two locations is required. The influence of the measurement noise, sampling interval, absorption coefficient,process noise covariance, measurement noise covariance on the accuracy and stability of the retrieval results is investigated in detail. All the reconstruction results indicate that the UKF technique is effective and robust for estimating the photothermal parameters and boundary condition of the radiation-conduction heat transfer problems.     

MXene/二氧化硅/六水氯化钙复合相变储热材料的制备及性能

六水氯化钙作为一类低温体储热材料, 在蓄热节能方面有着巨大的应用前景。单一的六水氯化钙相变储热材料存在导热系数低和熔化时易泄漏的缺点, 具有较大的内芯和互穿介孔孔道结构的介孔二氧化硅可以解决上述 问题。介孔二氧化硅具有低密度, 热膨胀系数小, 折射率低, 比表面积大等优点, 但其导热系数低, 需要与热性能良好的材料复合来增强导热能力。选用MXene 作为导热增强材料, 在其表面上生长介孔二氧化硅, 再把相变材料六水氯 化钙负载其中。通过综合热分析仪和红外热成像仪测定, 证明复合相变材料的储热性能、热稳定性和传热速率都有显著提升; 在烘箱中观察六水氯化钙的泄漏情况也明显被载体材料所抑制, 成功制备一种热性能和稳定性俱佳的复 合相变储热材料。     

相变木塑围护结构热工性能实验与数值模拟

为对相变木塑围护结构的热工性能进行研究,以相变木塑复合构件为基础制成缩尺实验箱,对箱内温度实时监测,采用辐射蓄热、对流放热的方式对相变木塑复合构件的热工性能进行了测试,得出:相变木塑墙体比普通木塑墙体有更理想的室温调节能力,光照的不足对墙体蓄、放热能力影响很大,相变木塑墙体在阴天光照条件下相比于晴天温控能力大大降低.为对相变木塑围护结构的热工性能进行改善,建立相变传热物理模型及数学模型,利用MATLAB软件进行室内温度、相变内墙与室内空气对流换热量、相变内墙表面温度的数值模拟,得出:提高材料导热系数及增大墙体对流换热强度均能改善相变木塑墙体的热工特性,随着导热系数的增加,夜间室内平均温度由15.2℃升至15.7℃,同时对流换热量和内墙温度增加,但增加幅度十分有限,随着对流换热强度的增加,夜间室内平均温度由15.2℃升至16.3℃,同时夜间相变墙体表面对流换热量显著增加,增加幅度明显,所以提高对流换热强度更具热工性能的改善潜力.     

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。     

CO2空气源热泵热水器的实验研究

为了研究跨临界CO2热泵系统外界因素对系统性能的影响规律,在自行搭建的实验台上通过改变冷却水体积流量、冷却水进口温度和环境温度研究系统性能变化,分析CO2质量流量、压比、制热量和制热系数(COPh)等系统参数的变化趋势,研究压缩机绝热效率和换热器热交换完善度对制热系数的影响.在测试工况范围内,实验结果表明:当冷却水体积流量增加或冷却水进口温度降低时,CO2质量流量、压比和压缩机功率减少,制热量和制热系数增加;当环境温度升高时,CO2质量流量和制热量增加,压比和压缩机功率基本不变,制热系数增加;压缩机绝热效率与气体冷却器的热交换完善度成为制约制热系数提高的2个重要因素.     

定热流热响应实验确定岩土热物性方法

针对工程中常用的定热流热响应实验方法,分析研究了采用不同传热模型耦合不同数据处理方法对确定岩土热物性及钻孔热阻的影响,研究结果表明:采用线热源模型与柱热源模型确定的岩土热物性及钻孔热阻存在较大差异;岩土容积比热对导热系数的确定影响很小,但对钻孔热阻影响较大;三参数估计确定导热系数及钻孔热阻具有良好可信度,但是对于热扩散率的确定稳定性较差.通过分析总结,以最小平均误差作为线热源及柱热源传热模型的权值分析基础,提出三参数估计耦合线热源及柱热源模型的加权平均方法确定岩土热物性及钻孔热阻,该方法具有稳定性好,可信度高的特点.     

影响地埋管换热器侧换热量因素分析

利用线热源模型,结合约束最优化方法,使用河北工程大学自主研制的岩土热物性测试仪,测试并计算出石家庄市正定区岩土综合导热系数和地埋管侧换热量值。根据测试结果,分析实验中的测试时间、地埋管内进出口水温平均值、测试功率等因素对地埋管换热量的影响。测试结果表明：20 h后,测试计算出的岩土综合导热系数趋于稳定;岩土综合导热系数、地埋管内进出口水温平均值、测试功率对地埋管侧换热量值有影响,且影响依次减少。