正十八烷/泡沫相变复合材料蓄热实验研究

通过实验对相变复合材料的相变过程进行研究,将相变材料正十八烷(C18)分别填充到泡沫铜和泡沫碳中来提高相变材料的导热性能,采用差示扫描量热法(DSC)分析了正十八烷相变材料的热物性。利用相变蓄热装置对三种不同材料(C18、C18/泡沫碳、C18/泡沫铜)进行蓄放热对比实验,记录温度测试数据,分析这三种不同材料的温控性能与蓄热能力,并与正十八烷的结果对比。结果表明:泡沫材料的填充大幅提高相变材料的温控性能,使蓄热装置温度分布更均匀。     

泡沫金属铜布置方式对石蜡相变放热性能的影响

为改善石蜡作为相变材料导热差、蓄热时间长的问题,本文将泡沫金属铜放入填充石蜡的圆柱体蓄热箱内,设计泡沫金属铜垂直蓄热箱横截面半径方向布置、沿横截面半径方向布置、沿横截面水平方向布置3种方案,研究不同布置方案对石蜡基复合相变材料的传热影响以及石蜡/泡沫金属铜复合材料的放热特性.实验结果表明:泡沫金属铜的加入缩短了石蜡凝固...     

泡沫金属填充率对相变材料强化换热的机理研究

本文基于石蜡和泡沫金属铜制备了复合相变蓄热材料,设计并搭建了可视化蓄热实验装置,分析了泡沫金属铜填充率对石蜡蓄热过程的强化传热机理。实验结果表明：当泡沫金属铜的填充率从0增至2.13%时,复合相变蓄热材料的融化时间从901 s缩短至791 s,缩短了12.21%;当泡沫金属铜的填充率为2.13%时,石蜡内部的温度梯度最小,为22.52 K。此外,随着泡沫金属铜填充率的增加,复合相变蓄热材料的蓄热量从15 932 J减小至13 296 J,减少了16.55%,蓄热速率先减小后增大,分别为18.41、18.33、18.64、19.13 J/s,当泡沫金属铜的填充率为0.99%时,蓄热装置中石蜡的蓄热量为14 539 J,蓄热速率为18.52 J/s,蓄热装置的蓄热性能较好。     

泡沫石墨/石蜡复合相变储热材料的调温隔热性能

采用多次真空灌注方法将石蜡吸附到多孔的泡沫石墨中,制备出了泡沫石墨/石蜡复合相变储热材料。利用Hot Disk热常数分析仪和差示扫描量热分析(DSC)对该复合材料的热性能进行了测试,结果表明,石蜡充分吸附到泡沫石墨的蜂窝状微孔中,泡沫石墨的填充极大地强化了相变材料的导热能力。研究了将该复合材料用作墙体围护结构时的隔热和调温性能,并与普通轻质墙体材料作围护结构进行了对比,结果表明,复合相变储热材料能够有效地利用昼夜温差进行储热放热,有效地阻止了热量进入室内,可明显降低室内温度波动和最大值,提高人体舒适度,具有较好的调温隔热效果。     

泡沫铜对相变蓄热系统放热性能的影响

采用复合相变材料泡沫铜/纯石蜡,探究其在相变蓄热系统中的放热特性,以及放热过程中石蜡温度变化规律。实验结果表明:复合相变材料泡沫铜/纯石蜡的加入,有效提高了相变蓄热箱内相变材料的当量导热系数,且由于泡沫铜和石蜡之间不同的传热特性,改善了石蜡的温度分布,使得横截面上换热较均匀,加快了石蜡的凝固速率。     

泡沫金属相变材料熔化传热过程的数值分析

以泡沫金属为基体,孔隙中填充相变材料制成的蓄热材料为研究对象,利用FLUENT凝固/熔化模型对填充和未填充泡沫金属的两种相变材料制成的蓄热球的相变传热过程进行数值模拟研究,得到了蓄热球传热过程的温度场分布、相界面移动规律。研究表明与未填充泡沫金属相变材料的蓄热球相比,填充泡沫金属相变材料的蓄热球能显著缩短其熔化时间并提高相变材料内部温度均匀性,从而能提高蓄热装置的蓄热速率,对相变问题的数值模拟以及相变蓄能装置的设计具有重要的参考价值。     

环形相变单元的蓄热装置设计及运行特性

通过对圆柱和圆环相变单元进行蓄放热性能实验,发现环形结构可有效降低蓄放热时间,提高相变材料蓄放热速率。采用环形相变蓄热单元,设计了一种新型相变蓄热装置,搭建了相变蓄热实验系统,对蓄热装置运行特性进行了分析。结果表明:蓄热工况下,增加换热流体流量,提高换热流体温度,可明显提高蓄热速率;放热工况下,增加换热流体流量可加快蓄热装置的热释放速率,但流量过大相变潜热无法及时释放,在冷水补水流量为4 L/min时,可多提供约44 L温度高于40℃的热水。根据实际生活用水,对间隔用水分别为5 min和10 min两种工况进行了放热实验,同样可以满足用水需求。     

相变蓄热系统放热过程性能实验研究

本文通过对热泵空调系统的相变蓄热冷凝热回收装置进行放热实验,分别测试了不同冷水进水温度和不同水流量下蓄热箱中石蜡及蓄热箱热水出口温度的变化情况。实验结果表明:水流量对石蜡凝固过程的影响较小,提高水流量或者冷水温度可以在一定程度上缩短获取热水时间,但会相应增加能耗;石蜡初始温度提高,石蜡释放显热的速率加快,可以缩短获取热水时间;提高系统的蓄热效率对冷凝热的回收和利用有较大意义。     

石蜡-泡沫铜复合相变蓄热材料热特性的研究

采用石蜡和泡沫金属铜,制备了泡沫金属铜填充量为15%的复合相变蓄热材料,并搭建了一套可视化实验系统,研究了复合相变蓄热材料在熔化过程中固液界面的变化过程。基于焓-多孔介质模型,对复合相变蓄热材料的熔化过程进行了数值模拟。研究结果表明:泡沫金属铜强化了复合相变蓄热材料的导热性能,复合相变蓄热材料的熔化时间较纯石蜡缩短了3.44%。泡沫金属的加入减小了复合相变材料的瑞利数,抑制了石蜡熔化过程的自然对流,但强化了底部导热性能,缩短了整体熔化时间,因此本文所研究的复合相变材料的熔化过程由导热和层流主导。模拟与实验结果吻合较好,纯石蜡与复合相变材料模型熔化时间分别快于实验结果19 s和28 s。均方根误差(RMSE)分别为0.0223和0.0179。     

石蜡-硬脂酸/石墨复合相变材料的储热性能研究

由二元相图确定出石蜡-硬脂酸二元低共熔物的质量配比为m(石蜡)∶m(硬脂酸)=17∶8,按上述配比通过熔融共混法制备出石蜡-硬脂酸复合相变材料,将石蜡-硬脂酸复合相变材料与石墨通过熔融共混法制备出石蜡-硬脂酸/石墨复合相变材料,通过储/放热实验和差示扫描量热法(DSC)对石蜡-硬脂酸和石蜡-硬脂酸/石墨复合相变材料的热性能进行了测试和表征。结果表明,石蜡-硬脂酸复合相变材料的相变储热性能好;随着石墨含量的增加,石蜡-硬脂酸/石墨复合相变材料的储/放热时间明显缩短,导热性能大幅度提高,但相变潜热逐渐降低,相变温度保持不变。制备的石蜡-硬脂酸/石墨复合相变材料具有合适的相变温度、较高的相变潜热,导热性能优良,可用于低温储能领域。     

空气源热泵机组冬季除霜热量补偿新方法

空气源热泵机组在冬季运行时,由于机组需要不断除霜,将导致机组供热能力不足、室内吹冷风、房间热舒适性下降等问题出现。为此,提出了一种利用相变蓄热技术解决空气源热泵机组冬季除霜问题的新途径。其基本原理是,将笔者研制的填充了DX40相变材料板的新型蓄热装置与空气源热泵机组相连接,当热泵机组在制热工况运行时,热泵机组向空调系统供热的同时也向相变蓄热装置蓄热;当热泵机组转换至除霜工况运行时,相变蓄热装置向空调房间放热,在提高房间热舒适性的同时,缩短热泵机组除霜时间,提高机组工作效率。试验结果表明,该相变蓄热装置应用于空气源热泵机组冬季除霜性能的优良性。     

铜纳米粒子强化正十八烷相变传热性能的实验研究

针对纯石蜡(正十八烷)作为固-液相变储能材料存在导热系数小、传热性能差的缺点,采用两步法制备了铜纳米粒子质量分数分别为0%、0.1%、0.2%、0.5%、1%、2%的铜纳米粒子/正十八烷复合相变材料,并对其热物性进行了实验研究。采用瞬态热针法测量复合相变材料的导热系数。实验结果表明,铜纳米粒子可有效提高正十八烷的导热系数。利用DSC对铜纳米粒子/正十八烷复合相变材料进行热分析,结果表明,体系中添加铜纳米粒子后正十八烷的相变温度变化很小,而体系的相变潜热随铜纳米粒子质量分数的增加而逐渐减小,但减小幅度不大,因此铜纳米粒子的加入对正十八烷的蓄热能力影响较小。另外,对铜纳米粒子质量分数为1%的铜纳米粒子/正十八烷复合相变材料的热稳定性进行研究,结果表明其具有良好的热稳定性。     

高孔密度的泡沫铜对石蜡储热性能的研究

基于石蜡和高孔密度的泡沫铜制备了复合相变储热材料,设计并搭建了一套可视化储热实验装置,分析了高孔密度下泡沫铜的填充率对石蜡储热性能的影响.实验结果表明,当泡沫铜填充率从0％增至2.15％时,复合相变储热材料的融化时间从992 s缩短至872 s,缩短了11.69％,温度梯度从23.23 K减至7.77 K,降低了66....     

热储能相变PW/GO/水泥复合材料的力学和热性能研究

利用混合法,将石蜡(PW)和石墨烯(GO)混合,制备了PW/GO相变材料;然后将PW/GO相变材料和普通水泥复合,制备了PW/GO/水泥复合材料。采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)对PW/GO相变材料的表面形貌进行表征;采用傅里叶红外光谱(FT-IR)对PW/GO相变材料的分子结构进行表征;采用力学万能试验机对PW/GO/水泥复合材料试样进行抗压性能、抗弯性能测试;采用差示扫描量热仪对复合材料进行热性能分析,并采用自制装置对复合材料的热调节能力进行了研究。SEM和FT-IR分析可知,PW/GO相变材料在多层GO缝隙中填充了大量的PW,两者成功进行了复合,但并未改变两者的分子结构;加入PW/GO相变材料可以提高水泥基材料的热能储存效率,30%(质量分数)PW/GO含量的水泥复合材料的抗压强度和抗弯强度分别可达33.2和5.5 MPa,熔融值(ΔH_m)和结晶值(ΔH_f)分别可达34.02和33.85 J/g; PW/GO相变材料的掺入降低了室内的温度波动,提供了良好的温度舒适度,表现出良好的应用潜力。     

石蜡微胶囊相变蓄热砂浆的热性能与热红外性能

通过测定保温砂浆的热焓与相变温度,试件的导热系数、表面温度和红外图像,考察了石蜡微胶囊相变蓄热保温砂浆的热性能与热红外性能。结果表明,砂浆中的相变材料保持了相变蓄热性能,热焓为15J/g,相变温度峰值在62.6℃,温度范围为40～80℃;保温砂浆的导热系数0.18～0.42W/m·K之间,随着石蜡微胶囊含量的增加,其导热系数降低;模拟加热实验中,相变蓄热砂浆试件表现出良好的蓄热性能与保温性能;室外太阳照射试验中,与空白样品比较,石蜡微胶囊砂浆试件的表面温度低5～8℃。     

聚乙二醇改性相变微胶囊-木粉/高密度聚乙烯复合材料的制备与热性能

通过原位聚合法制备了以正十二烷醇(DA)为芯材,密胺树脂(MF)或聚乙二醇改性密胺树脂(PMF)为壁材的相变微胶囊DA@MF和DA@PMF,并将相变微胶囊添加到木粉/高密度聚乙烯复合材料(WF/HDPE)中,制备了具有相变蓄热能力的DA@MF-WF/HDPE和DA@PMF-WF/HDPE复合材料。采用DSC、TG和红外热成像等方法对DA@MF、DA@PMF和相变微胶囊-WF/HDPE的热性能进行了分析与表征。测试结果表明,DA@PMF的结晶和熔融热焓值分别提高了35.0J/g和21.5J/g,快速失重温度提高了19.9℃;蓄热能力测试表明,DA@PMF成功添加至WF/HDPE中,且在制备过程中损失较小;DA@PMF-WF/HDPE的相变温度(27.2、11.3℃)、相变潜热(31.6、20.3J/g)和热稳定性(256.9℃,DA开始失重)等性能表明其具备成为相变蓄热材料的潜力。     

高密度石墨泡沫及其石蜡复合材料的热物理性能(英文)

以中间相沥青和添加中间相炭微球的沥青为原料,调整发泡压力和发泡温度制备沥青泡沫,经1273K炭化和2973K石墨化,制备了高密度石墨泡沫。为了进一步提高石墨泡沫的密度,采用573 K的沥青反复浸渍炭化未添加中间相炭微球的沥青在1273K下所制的泡沫炭,再经2973K石墨化获得增密度后的石墨泡沫。而后制备了相应石墨泡沫/石蜡复合材料。研究了石墨泡沫热物理性能的影响因素和石墨泡沫/石蜡复合材料的热行为。研究表明:沥青组分、发泡温度和发泡压力决定了石墨泡沫的结构和热物理性能,而石墨泡沫的热导率决定了复合材料的热行为。与石蜡相比,石墨泡沫/石蜡复合材料的热扩散系数提高了768至1588倍。石墨泡沫/石蜡复合材料的潜热与石蜡的质量分数成正比。该复合材料是快速响应电子散热材料的良好选择。     

导热填充物对石蜡复合相变储热系统传热行为影响的数值模拟

采用有限元方法模拟圆柱体潜热蓄热系统中的相变蓄热过程。该模型为:以圆柱体封装装置存储相变物质石蜡,圆柱体中间插入一根热水铜管给相变物质供热,不同数量的铜肋片或者不同质量分数的压缩膨胀石墨用于提高相变传热速率。其中铜肋片沿圆柱体径向方向插入圆柱体内;熔融石蜡经过真空浸渗到压缩膨胀石墨内形成压缩膨胀石墨/石蜡复合材料,然后将复合材料填充到圆柱体内。该模型包括四个物理过程:热传导、流体流动、相变传热和对流传热。模拟结果表明,不同数量的铜肋片以及不同质量分数的压缩膨胀石墨对相变储热速率均有明显提高。添加压缩膨胀石墨比添加铜肋片更经济,传热更均匀。     

制冷系统热回收装置相变材料的分析研究

分析了相变材料特性,并找出了适用于制冷系统热回收装置的相变材料,通过对热物性和工作性能的研究,选取Fecl3·6H2O为本装置的相变蓄能材料,同时建立蓄热体的物理模型及模拟简化模型,在自然对流的影响下,模拟相变材料的蓄、放热特性,找出固——液界面、温度场、速度场、液相比例、传热系数、热流密度、监测点的温度等随时间的变化规律,为制冷系统热回收装置的设计提供了理论依据。     

Ba(OH)2·8H2O/泡沫铜相变复合材料的制备及传热性能

采用SEM和X射线能谱仪分析方法研究了50次热循环后Ba(OH)₂·8H₂O与铝合金和紫铜的相容性,发现Ba(OH)₂·8H₂O对铝合金有一定的腐蚀性,与紫铜具有优良的相容性.以简单的真空吸附填充方法制备了Ba(OH)₂·8H₂O/泡沫铜相变复合材料.搭建了含和未含泡沫铜相变储能装置实验台,对Ba(OH)₂·8H₂O/泡沫铜相变复合材料进行室温下稳态和瞬态的传热实验.结果表明:Ba(OH)₂·8H₂O/泡沫铜相变复合材料比纯Ba(OH)₂·8H₂O传热速率快,导热性能好,有效地降低了Ba(OH)₂·8H₂O的过冷度.高温恒温箱的传热实验表明:Ba(OH)₂·8H₂O/泡沫铜相变复合材料的蓄热能力随外界环境温度的升高而降低,当环境温度高于材料相变点温度时,应考虑对相变复合材料采取一些保温措施.