相变蓄冷材料制备及热性能研究

制备了一种空调用相变蓄冷材料,该蓄冷材料由两种相变材料(辛酸和软脂酸)组成,通过加热搅拌的方法将其制备成均匀的共晶相变蓄冷材料,实验分析了所研制的蓄冷材料的相变点、相变潜热等性能。测试结果表明该相变蓄冷材料具有适宜的相变温度和较高的相变潜热,可用作空调蓄冷材料。     

空调蓄冷材料研究现状及其新进展

分析了空调蓄冷材料研究现状及存在的一些问题 ,提出研制一种新型空调复合蓄冷材料 ,通过实验 ,分析该蓄冷材料的融点、融解热等热学性能。并通过实验研究寻找到了一种新型空调蓄冷材料 ,测试结果表明该蓄冷材料具有较高的相变潜热、适宜的相变温度和较好的热稳定性 ,因此可被应用于蓄冷空调系统中。     

低温纳米复合相变蓄冷材料热物性研究

低温相变蓄冷的关键是蓄冷材料的开发.本文针对啤酒工艺对冷源温度的要求,选择BaCl2共晶盐水溶液为相变蓄冷材料基液,在基液中添加粒径为20nm的TiO2纳米粒子,形成具有蓄冷功能的纳米复合材料.对其热物性如导热系数、相变潜热、相变温度、过冷度及粘度进行了实验测量和分析.结果表明,在TiO2纳米粒子的质量分数为1%的情况下,纳米复合蓄冷材料的导热系数比基液提高了11.28%,过冷度从3.97℃降为1.21℃,同时粘度增加了21.7%,相变潜热略有降低.     

相变蓄冷换热器的优化设计

针对某间歇剧烈放热的设备,设计了一套某带相变蓄冷换热器的泵驱两相环路热控系统,并对相变蓄冷换热器进行优化设计。经过比较,拟采用石蜡与膨胀石墨的混合物为相变材料(PCM),在大大提高材料热导率时,又可保持较大的相变潜热。为了提高换热效率,应尽量避免PCM的融化距离过深,同时应优先减小外管壁与PCM间的接触热阻。相变蓄冷换热器的最优管间距与蓄冷时间、冷凝传热系数和接触表面传热系数等因素密切相关,本相变蓄冷器的最优管间距选为30 mm.通过动态模拟,可以得到相变蓄热换热器内不同时间的温度分布,确认所设计的相变蓄冷换热器可以满足要求,并为储液器的设计提供了相变蓄热换热器内不同时间的空泡率。     

不同环境温度下蓄冷式冷藏车温度场的模拟研究

环境温度对蓄冷式冷藏车箱体内部温度场与蓄冷材料释冷过程影响较大。本文以Na Cl水溶液为蓄冷材料,通过Solidworks建立蓄冷式冷藏车的物理模型,利用Gambit对物理模型进行网格划分,并采用Ansys软件对车内温度场和蓄冷材料相变过程进行模拟计算。结果表明:随着环境温度的升高,蓄冷板释冷过程加快,释放潜热时间缩短;车箱温度稳定在较高数值,且时间较短。环境温度为303K时,蓄冷材料完全融化为盐溶液需70.2h,车厢温度稳定在293K,维持时间为73.6h。环境温度与冷板温度温差较大,换热量较大,在计算工况下,热流密度为2.75W/h。     

石蜡-碳纳米管复合材料的热物性研究

为提高石蜡作为相变蓄冷材料的导热性能,制备了碳纳米管添加量分别为0%、1%、2%、3%、4%、5%的石蜡-碳纳米管复合材料,并对其热物性及稳定性进行实验研究。结果表明,随着碳纳米管添加量的增加,复合材料的相变温度基本不变,相变潜热逐渐减小,导热系数逐渐增大。在添加量为5%时,复合材料的融化和凝固相变潜热分别为128.2 J/g和134.4 J/g,比纯石蜡相对减小了15.5%和13.8%;固态和液态导热系数分别为0.487 W/(m·K)和0.516 W/(m·K),比纯石蜡相对提高了39.5%和40.3%,同时具有较好的循环稳定性。     

蓄冰球内固定融化问题的理论与实验研究

本文针对一种自行开发的具有较高融点的新型有机混合蓄冷工质，首先建立了描述融化过程的数学模型，并应用边界元方法给出了适用于该过程的数值解，最终得到了在不同工况下相界面和热流随时间的变化规律，为进一步优化蓄冷系统提供了理论依据；同时，在小型蓄冷实验台上进行了相应工况的实验研究，验证了理论解。     

混合制冷剂气体水合物生成及融解过程实验研究

1引言城市建筑物中，空调作为最大用电设备之一，夏季占建筑物耗电总量的一半以上，为了缓解高峰用电负荷并有效利用低谷电力，解决峰期用电紧张的矛盾，达到总体节能的目的，空调蓄冷移峰节电技术被认为是实现城市供电平衡和建筑节能的重要手段。作为实用的空调蓄冷技术，最为重要的是其蓄冷材料的相变温度与空调工况相适应，即在5～12℃发生相变，且相变潜热大，传热性能好．氟里昂气体水合物作为蓄冷材料，具有适合空调储冷的理想性质，可使水在8～12℃水合结晶，形成暖冰时释放反应热，其反应热与结冰潜热相当[1]。然而，由于一些氟里昂…     

蓄冷球堆积床动态充冷性能模拟

根据蓄冷球和载冷剂之间的能量平衡,建立了蓄冷球堆积床充冷过程的数理模型。该模型考虑了载冷剂与蓄冷球之间的换热系数变化、载冷剂的导热、相变蓄冷材料的过冷度以及蓄冷球堆积床热损失的影响。采用数值计算方法模拟了蓄冷球堆积床的充冷过程,讨论了载冷剂入口温度、初始温度和流速对充冷过程蓄冷材料温度、载冷剂温度和蓄冰率的影响。     

相变蓄冷材料的研究进展

变蓄冷材料具有较高的储能密度,在能源高效利用和节能等方面有着广阔的应用前景。本文对固液相变点在20℃以下的相变蓄冷材料进行了分类,并详细地总结了目前研究较多的和已经商用的各类相变材料及其热物性参数,比较了不同种类相变材料的热物性和化学性质。最后,本文对相变蓄冷材料的研究和应用前景进行了展望。     

纳米石墨烯片-正十八烷复合相变材料制备及热物性研究

本文分别制备了纳米石墨烯片质量分数为0%, 0.5%, 1%, 1.5%, 2%的纳米石墨烯片-正十八烷复合相变材料,并通过扫描电镜测试、红外光谱分析、差示扫描量热实验及导热分析等实验对其形貌结构及热物性进行表征和研究.实验表明本文制备的纳米石墨烯-正十八烷复合相变材料具有很好的相变稳定性;当纳米石墨烯片的质量分数达到2%时,复合相变材料的导热系数相对于纯十八烷高出了89.4%.     

Effect of Heating Position on Thermal Energy Storage in Cavity With/Without Open-cell Metallic Foams

Thermal energy storage systems inherently store heat at different heating positions. In other words, the heat storage performance changes depending on the heating positions. In this study, the effects of the heating surface position and reinforcement of the open-cell metal foam on the phase change material melting fraction were experimentally investigated. For this purpose, a small-scale rectangular cube was made of plexiglass having a volume of 274 cm³. One of the surfaces of the cube was heated with a constant heat flux, whereas other surfaces were isolated from the room temperature in the environment. Three different constant heat fluxes were applied on the bottom, top, and side surfaces of the cube in the experiments. Paraffin (n-heptacosane), with a phase change point at 59°C–61°C and as phase change material with a rapid heat charge/discharge, was used in the thermal energy storage system. Depending on the heating position and surface heat flux, it was observed that the effect of natural convection significantly increased within the liquid phase change material. Additionally, the results indicate that the presence of metal foams can enhance the heat transfer rate of phase change materials. According to the sensitivity analysis, the effect of independent parameters on the melting ratio of the phase change material was listed in order of importance as time, surface heat flux, heating position, and metallic foam.     

Experimental Investigations on Latent Heat Storage Unit using Paraffin Wax as Phase Change Material

Thermal performance of a latent heat storage unit is evaluated experimentally. The latent heat thermal energy storage system analyzed in this work is a shell-and-tube type of heat exchanger using paraffin wax (melting point between 58°C and 60°C) as the phase change material. The temperature distribution in the phase change material is measured with time. The influence of mass flow rate and inlet temperature of the heat transfer fluid on heat fraction is examined for both the melting and solidification processes. The mass flow rate of heat transfer fluid (water) is varied in the range of 0.0167 kg/s to 0.0833 kg/s (1 kg/min to 5 kg/min), and the fluid inlet temperature is varied between 75°C and 85°C. The experimental results indicate that the total melting time of the phase change material increases as the mass flow rate and inlet temperature of heat transfer fluid decrease. The fluid inlet temperature influences the heat fraction considerably as compared to the mass flow rate of heat transfer fluid during the melting process of the phase change material.     

石墨烯气凝胶复合相变材料的热物性研究

相变材料利用其相变潜热能力可吸收储存和释放利用热量,同时在相变过程中其温度浮动小,能够实现温度控制从而用于热管理.但是其低热导率和易泄露问题严重制约了其性能.石墨烯气凝胶因其丰富的多孔结构而具有较大的比表面积,可吸附相变材料解决其泄露问题,同时石墨烯的高导热系数可提高相变材料的热导率.这里选取正十八烷为相变材料,制备了不同质量分数的石墨烯气凝胶复合相变材料.测得石墨烯气凝胶含量为13.99 wt%的样品,其导热系数比纯正十八烷高出306.2%,熔化潜热和凝固潜热分别下降了13.8%和10.8%.分子动力学模拟结果表明,石墨烯气凝胶的引入会在一定程度上增强正十八烷分子的有序性和一致性,即在同一温度下复合相变材料中的正十八烷分子比纯正十八烷分子拥有更集中分布的末端距和扭转角,径向分布函数和自扩散系数都相对较低,说明石墨烯材料的引入可以提升正十八烷的导热系数.     

Preparation,characterization, and performance study of beeswax/expanded graphite composite as thermal storage material

In this study, beeswax as a new energy storage material and its composite with expanded graphite were prepared and characterized for their surface and thermal properties. Surface characterization showed no chemical interaction between beeswax and expanded graphite. The thermal conductivity of the composite was improved with 117% enhancement. The thermal performance of beeswax and its composite as a heat storage material was studied in a rectangular shell-and-tube thermal storage unit. The melting point of the composite remained almost same as that of beeswax; however, the melting time was reduced considerably, from 540 to 360 min with inlet water at 80°C and a 2-lpm flow rate.     

铝纳米颗粒的热物性及相变行为的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟了纳米金属铝在粒径为0.8-3.2 nm 时的熔点、密度和声子热导率的变化, 研究了粒径为1.6 nm的铝纳米颗粒的密度、比热和声子热导率随温度的变化. 采用原子嵌入势较好地模拟了纳米金属铝的热物性及相变行为, 根据能量-温度曲线和比热容-温度曲线对铝纳米颗粒的相变温度进行了研究, 并利用表面能理论、尺寸效应理论对铝纳米颗粒熔点的变化进行了分析. 随着纳米粒径的不断增大, 铝纳米颗粒的熔点呈递增状态, 当粒径在2.2-3.2 nm时, 熔点的增幅减缓, 但仍处于递增趋势. 随着纳米粒径的增大, 铝纳米颗粒的密度呈单调递减, 热导率则呈线性单调递增, 且热导率的变化情况符合声子理论. 随着温度的升高, 粒径为1.6 nm的铝纳米颗粒的密度、热导率均减小. 该模拟从微观原子角度对纳米材料的热物性进行了研究, 对设计基于铝纳米颗粒的相变材料具有指导意义.     

Experimental study on the heat transfer characteristics of a new type flat micro heat pipe heat exchanger with latent heat thermal energy storage

An experimental energy storage system has been designed using a new type flat micro heat pipe heat exchanger that incorporates a moderate-temperature phase change material paraffin with a melting point of 58°C. The basic structure, working principles, and design concept are discussed. The heat transfer process during the charging and discharging of the heat exchanger under various operating conditions has been experimentally investigated. Results show that the performance of the new type flat micro heat pipe was steady and efficient during charging and discharging. The average thermal storage power and absorption efficiency have been determined to be approximately 537 W and 92.5%, respectively.     

快速热响应复合材料的储/放热性能分析

以膨胀石墨为无机支撑材料、石蜡为有机相变材料,制备出高导热系数和储热密度的快速热响应复合材料,并构建传热性能测试系统对该复合材料的储/放热性能进行研究分析。研究结果表明,复合材料不仅能在熔融状态下保持形状稳定,而且显著提高了在储/放热过程的传热性能,从而有效地解决了传统相变材料高储热密度和低导热系数之间的矛盾。     

基于傅里叶红外光谱的SiO_2基相变储湿复合材料结构分析及性能优选预测

以SiO_2为载体材料、脂肪酸为相变材料制备具有相变调温性能与储湿调湿性能的SiO_2基相变储湿复合材料。采用等温吸放湿法和步冷曲线法测试不同脂肪酸用量的SiO_2基相变储湿复合材料相变调温性能与储湿调湿性能。利用傅里叶红外光谱测试SiO_2基相变储湿复合材料的结构组成,分析SiO_2与脂肪酸的嵌合机理。以SiO_2基相变储湿复合材料的傅里叶红外光谱特征吸收峰作为输入层,以SiO_2基相变储湿复合材料的脂肪酸用量、相对湿度52.89%下SiO_2基相变储湿复合材料吸湿平衡含湿量与放湿平衡含湿量的平均值、SiO_2基相变储湿复合材料从30~15℃降温所需的时间作为输出层,以S型激活函数作为隐含层,利用BE神经网络建立结构参数与综合相变储湿性能的SiO_2基相变储湿复合材料性能优选预测模型。结果表明,SiO_2基相变储湿复合材料中SiO_2与脂肪酸仅为物理嵌合,未发生化学作用;当脂肪酸用量0.079 mol时,所制备的SiO_2基相变储湿复合材料具有最优的综合相变储湿性能,即在相对湿度52.89%下的吸湿平衡含湿量为0.132 3 g·g~(-1)、放湿平衡含湿量0.147 5 g·g~(-1)、平衡含湿量的平均值为0.139 9 g·g~(-1),从30~15℃降温所需的时间为1 305 s;SiO_2基相变储湿复合材料的性能优选预测模型吻合性较好,具有较高的精确度,其预测值与实测值的相对误差为-2.07%和2.45%,可以用于优选预测SiO_2基相变储湿复合材料的储湿调湿性能和相变调温性能。