新型相变贮热材料

在太阳能热利用、工业余热回收、采暖及空调领域中 ,为了调整热能供应与人们需求之间的不一致 ,热能的贮存是极为关键的一环。目前普遍使用的贮热方式有两大类 :显热式贮热和潜热式贮热。所谓显热式贮热 ,就是通过加热介质 ,使其温度升高而贮热 ,它也叫“热容式贮热”。潜热式贮热是利用贮热介质被加热到相变温度时吸收大量相变热而贮热 ,它也叫“相变式”贮热。物质由固态转变为液态（熔解） ,由液态转变为气态（气化） ,或由固态直接转变为气态（升华） ,都会吸收相变热 ;而进行逆过程时则释放相变热。这是潜热式贮热所依据的基本原理 ,在…     

带定形PCM的相变贮能式地板辐射采暖系统热性能的数值模拟

该文提出了以一种定形相变材料作为贮热介质的新型地板辐射采暖系统，建立了相应的理论模型，并作了数值模拟。研究发现熔点在32℃左右的定形相变材料是该系统较理想的贮热材料，计算结果表明相变贮能式地板辐射采暖系统控制简单，不仅节省能源，而且能提供舒适的热环境。     

太阳池水合盐相变贮热的探讨

太阳池水合盐相变贮热能形成梯度层，既显热贮热又相变贮热，具有跨季大容量单一体系热贮存的特点，全年热循环仅３－５次。可以采用溶解盐粒子等办法使相变材料贮热能力再生，讨论了几种水合盐的相律和溶解度，为选择适用于太阳池的相变材料提供参考。     

定形相变贮能式地板辐射采暖系统的实验研究

作者在北京采暖季节对相变贮能式地板辐射采暖系统进行了实验研究。该系统采用厚度为2cm，熔点和潜热分别为21．6℃和37J／g的定形相变材料。作为比较，也对普通地板采暖系统进行了对比实验研究，发现：相变贮能式地板辐射采暖系统在实验期间基本上每天开启8～10h，在维持室内温度高于对比试验的情形下，运行费用低于对比试验中的普通地板采暖系统。此外，由于相变材料具有较好的贮热能力，电加热系统的启停造成的室内温度波动较小，变化平缓；试验房间内各壁面温度较高，且波动很小，从而提高了室内的平均辐射温度，这也是地板辐射采暖舒适和节能的原因之一。     

定形相变贮能式地板辐射采暖系统数值模型的实验验证及参数分析

根据在北京进行的定形相变贮能式地板辐射采暖系统的实验情况，作者对已建计算模型进行了修改，修改后的模型的计算结果与实验结果符合较好。在此基础上利用该模型研究了定形相变材料的熔点、相变潜热、相变半径及电加热功率等关键参数对相变贮能式地板辐射采暖系统热性能的影响。     

风力致热系统中贮热装置性能的实验研究

介绍了贮热装置的主要相变材料（５２＃精石蜡）和主要传热元件（重力式热管），讨论了这种贮热装置总贮热量和换热能力的实验测试，探讨了贮热室相变材料的温度对贮热效率的影响。     

新型贮热水箱的热性能研究

对太阳热水器贮热水箱的结构进行改进,并从平均日效率和平均热损系数两个方面对太阳热水器进行实验研究。结果表明:与常规系统相比,采用新型贮热水箱的太阳热水系统平均热损系数下降1.35~3.42 W/(m2·K),平均日效率提高2.37%~4.02%。     

贮能系统组合式相变材料的相变温度分布特性研究

本文在总结作者前期相关研究工作的基础上，应用有限差分法对组合式相变材料贮能系统进行了数值模拟，重点探讨了相变温度分布对系统相变时间的影响。结果表明：①在忽略显热条件下导出的最佳线性相变温度分布与组合式相变材料的最佳相变温度分布相同；②与传统单一相变材料贮能系统相比，通过合理布置相变温度分布，组合式相变材料的贮能系统蓄能－释能速率可提高２５￣４０％。     

多元醇二元体系相变贮热的经验公式

本文根据有关文献报道的实验数据，应用线性回归方法给出了多元醇二元体系贮热材料中对相变焓有贡献的羟基数与组分的经验公式、相变焓与组分的经验公式以及相变温度与组分的经验公式。     

基于模型分析的光伏/热（PV/T）太阳能系统设计方法及应用研究

根据聚光PV/T热水太阳能系统的结构特点,分析聚光PV/T热水太阳能系统的设计参数,结合聚光PV/T热水太阳能系统的能量转换、存储和传输特性及用户对系统输出电能、热能的需求,建立聚光PV/T热水太阳能系统光电、热能量转换效率、热水温度及输出电能的设计优化理论模型。并利用设计模型分析不同设计参数对系统输出热、电能量的影响,有效简化聚光PV/T热水太阳能系统的优化设计过程。另外,设计聚光PV/T热水太阳能系统样机,并对其特性进行实验分析。结果表明,系统输出能满足农村家庭对照明电能、热水的基本需要,具有较好的实用性。     

高温相变材料Al-Si合金选择及其与金属容器相容性实验研究

对高温相变材料铝硅合金的相变温度和潜热进行了分析测定,研究了其热稳定性,并对此类相变材料与金属容器的相容性进行了实验研究。实验结果表明,相变材料AlSi12相变温度适中而潜热大,可作为蓄热介质来储存太阳能；温度对AlSi12与不锈钢材料之间的扩散渗透影响显著。     

正交各向异性相变材料的无网格法传热模型及应用

利用无网格迦辽金(EFG)法建立正交各向异性相变材料的传热计算模型,基于该模型编程完成各向异性材料太阳能相变蓄热水箱和管壳式相变蓄热单元的相变传热分析,并探讨热导率因子和材料方向角对复合材料相变传热特性的影响.研究表明:在相同节点布置下EFG法的温度场和相界面计算精度均高于有限元法,EFG法在动态相界面追踪方面具有明显...     

基于太阳能利用的相变蓄热水箱结构优化

为解决因太阳能的不稳定性等因素导致的太阳能蓄热水箱储热/放热能力的不保证性问题,提出采用中低温有机相变材料58号石蜡作为相变蓄热材料的圆台式太阳能相变蓄热水箱。采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)数值模拟的计算方法,在保证总蓄水体积(以100 L为例)不变的情况下,对水箱中不同内胆倾斜角度分别为75°、80°、85°、90°、95°、100°、105°的放热过程进行数值模拟,综合对比和分析水箱放热性能模拟结果,得到当倾斜角度为105°时的相变蓄热构件放热性能最佳,可为太阳能相变蓄热水箱的结构优化设计提供理论依据。     

球形单元储热装置蓄热特性的分析与优化

为提高太阳能利用率，设计一套相变蓄热装置，研究球形相变单元蓄热影响因素，保持相变材料（PCM）总质量维持在较小浮动范围内，对比不同直径、孔隙率、层间距，探究整个装置的蓄热性能。实验与模拟结果表明：同等条件下，相变球直径越小，蓄热时间越短。而考虑到加工制造难度及成本，直径为46或50 mm的蓄热球是最优选择；孔隙率、入口温度和入口流量对整体蓄热时间影响较大；相反，改变蓄热球层间距对蓄热时间的影响较小。     

水平管壳式相变蓄热装置的强化传热研究

基于焓法模型对水平管壳式相变蓄热装置热性能的增强进行研究,首先分析蓄热过程中传统管壳式装置内材料的传热及流动机理;然后引入椭圆元素并对比椭圆内管及外壳的强化传热效果;最后对热源温度、相变材料导热系数及初始温度对装置热性能的作用规律进行探讨。结果显示,椭圆外壳的强化传热效果优于内管,同等条件下,长短轴之比为2的椭圆外壳可使蓄热时间缩短53.5%。热源温度升高,椭圆外壳的强化传热效果进一步增强,相变材料的导热系数及初始温度对装置热性能的影响较小。     

基于圆柱形单元的储热装置放热实验研究

蓄热水箱作为太阳能供暖系统的重要核心设备,其性能直接影响着储能系统的整体运行效率。设计一种基于圆柱形相变单元的相变储热装置,并搭建相变蓄热水箱性能测试平台,通过单一控制变量法得到储热装置放热过程的温度变化曲线。研究表明：对于空间一定的储热装置,在等质量相变材料（PCM）时,相变单元的直径对装置放热速率的影响较大;相变单元之间的间距对装置放热速率的影响较小;当增大换热流体（HTF）的入口流量及降低HTF入口温度时,能大大减少储热装置的放热时间,提高储热装置的整体性能。     

辛酸/月桂酸作为相变蓄冷材料的热性能研究

利用差示扫描量热法和低温显微技术研究辛酸、月桂酸及其二元系统的热性能,建立辛酸/月桂酸二元系统相图。实验结果表明:辛酸/月桂酸二元系统的相图较复杂,辛酸质量分数较低时发生转熔,转熔温度约为14℃,转熔点相应的辛酸质量分数为60%;辛酸质量分数较高时发生共晶,共晶熔融温度为7.44℃,相变潜热为136.43J/g,共晶点相应的辛酸质量分数为80%,该共晶熔融温度适合于空调蓄冷。辛酸/月桂酸共晶混合物经过60次、120次冻熔循环后,其共晶熔融温度、熔融热、比热未发生明显变化,具有较好的热稳定性,可用作相变蓄冷材料。     

添加石蜡的相变水泥墙传热性能分析

利用ANSYS有限元分析软件,模拟添加石蜡的相变水泥墙体和普通水泥墙体的传热性能。通过模拟计算,给出普通水泥墙和相变水泥墙在一侧受到热流时另一侧的表面温度和热流的变化规律,并与实验测试结果进行比较;通过对比研究相变墙体和普通墙体的传热性能,分析相变墙的节能效果和可行性;同时求解相变墙体表面恒温时间随导热系数和相变潜热的变化规律。结果显示:数值模拟结果与实验测试结果较吻合,模拟方法可行;与普通墙体相比,相变墙体的温度变化平缓,热流传递出现滞后,热流量小,节能效果较明显;提高相变材料的导热系数和潜热能提高表面恒温时间,有利于相变材料在墙体中的储能效果。     

Thermal Characteristics of Paraffin Wax for Solar Energy Storage

A thermal energy storage medium must meet the requirements of a stable storage material with high heat capacity. Heat storage based on the sensible heating of media such as water, rock, and earth represents the first generation of solar energy storage subsystems and technology for their utilization is well developed. However, recently the heat storage based on the latent heat associated with a change in phase of a material offers many advantages over sensible heat storage. The most important characteristic of such a subsystem is its sufficient storage capacity. The PCM (phase change material) behavior is visualized by constructing an idealized model thermal capacitor subjected to simulated solar system environmental conditions which include thermal cycling utilizing the latent heat of paraffin for heating and cooling. The proposed model of the capacitor is of a flat plate geometry consisting of two panel compartments forming the body of the capacitor containing the paraffin, leaving at their inner surfaces a thin passage allowing the water flow. The whole structure is assumed to be insulated to minimize heat loss. Analysis solution is used to generate data about the temperature distribution, the melt thickness, and the heat stored in the PCM under two conditions of: (a) constant mass flow rate tests for various water inlet temperatures, and (b) constant water inlet temperature for various mass flow rates. A FORTRAN computer program is constructed to perform the analysis. It is found that water outlet temperature increases with time until it becomes nearly equal to the inlet temperature. Increasing the mass flow rate for a given inlet temperature, decreases the time required for outlet temperature to reach a given value. Increasing inlet temperature for a given mass flow rate gives a very rapid decrease in the time required for the outlet water temperature to reach a given value. Instantaneous rate of heat storage is determined from the inlet-to-exit temperature differential and measured flow rate. This rate is then integrated numerically to determine the cumulative total energy stored as a function of time. It is found that the instantaneous rate of heat storage decreases till reaching a nearly constant value. The total or cumulative heat storage as a function of time, showed a nearly linear trend in the mid-range time, and it increased with increasing inlet temperature.     

Solar multi-mode heating system based on latent heat thermal energy storage and its application

为克服太阳能间断性和不稳定性的缺点进而实现太阳能集热与采暖的能量供需调节和全天候连续供热,提出了基于相变储热的太阳能多模式采暖方法（太阳能集热直接采暖、太阳能集热采暖+相变储热、太阳能相变储热采暖）,并在西藏林芝市某建筑搭建了太阳能与相变储热相结合的采暖系统,该系统可根据太阳能集热温度和外界供热需求实现太阳能多模式采暖的自动控制和自动运行。实验研究表明：在西藏地区采用真空管太阳能集热器可以和中低温相变储热器很好地结合,白天储热器在储热过程中平均储热功率为10.63 kW,储热量达到92.67 kW·h,相变平台明显;晚上储热器在放热过程中供热量达85.23 kW·h,放热功率和放热温度平稳,储放热效率达92%,其储热密度是传统水箱的3.6倍,可连续供热时间长达10 h,从而实现了基于相变储热的太阳能全天候连续供热,相关研究结果对我国西藏地区实施太阳能采暖具有一定的指导作用。