相变材料微胶囊流体相变过程对储热蓄热影响

用石蜡混合物(以C_(19)H_(40)为主体,相变温度:25~38℃,比热容极大值出现在31.5℃左右)作芯材,树脂材料作囊壁,与水混合制备成微纳米胶囊流体,将其填充在矩形密闭容器内,在下表面加热,其余各表面绝热条件下,对相变材料相变化过程的储热蓄热特性进行分析。结果表明,相变材料相变化过程提前了自然对流的启动时间,加强了换热强度;在蓄热温度超过35℃之前,相变化的促进作用随温度增加而逐渐增强,超过35℃以后,相变化的促进作用开始减弱.     

非稳态人口温度下相变材料蓄热性能研究

太阳能辐射强度随时间发生变化,造成蓄热单元入口处传热流体温度呈现非稳态变化。为了分析非稳态的入口温度对相变材料蓄热特性的影响,假设传热流体入口温度1 h内随时间呈线性变化,并且1 h内的平均温度恒定在60℃。讨论了入口温度随时间线性增加及线性降低两种变化形式,对相变材料的熔化速率、熔化分数、蓄热量、固液界面位置等参数的影响。结果表明,当1 h内平均入口温度不变,而初始入口温度在30～90℃的范围内变化时,随初始入口温度增加,尽管熔化速率增加,熔化时间从42.75 min减小到20.58 min;但1 h内的总蓄热量却从72.6 kW减小到45.3 kW。     

泡沫金属内相变材料融化传热过程的数值模拟

以泡沫金属为基体,孔隙中填充相变材料能有效改善相变传热性能.考虑金属骨架与流体之间的不同的传热特性,建立了泡沫金属内融化相变传热的双温度模型.运用显热容法模拟了泡沫铝内融化相变的温度分布与流场.计算结果显示对比纯相变材料,加入泡沫铝能显著强化传热性能.固体骨架与储能材料之间在其相变时有较大的温差.     

泡沫金属内相变材料融化的格子Boltzmann方法孔隙尺度模拟研究

在构建开孔泡沫金属二维几何结构模型的基础上,采用格子Boltzmann方法基于孔隙尺度对泡沫金属内融化传热及流体流动过程进行了数值模拟,并重点分析了Rayleigh数、孔隙率及孔密度等对融化相变传热过程的影响。与纯相变材料融化具有光滑、清晰的相变界面、融化沿着热流方向整体推进的特征所不同的是,在泡沫金属结构下相变材料的融化以金属骨架为中心产生并推进展开,在融化前沿形成融化区和非融化区交错分布的特征,数值模拟结果与文献实验观测结果一致。此外,数值模拟表明相变材料的融化率随着Rayleigh数的增大、泡沫金属孔隙率的减少及其孔密度的增大而增大。     

蓄热单元尺寸对融化传热增强作用的数值研究

为提高板式相变蓄热单元融化过程的传热速率,本文在传统矩形单元的基础上改变装置尺寸得到楔形截面蓄热装置。利用焓法模型分析了单元结构尺寸(包括高宽比,上下边长比)对蓄热过程材料融化及传热特性的影响。结果显示,蓄热单元高度(热源面积)一定时,装置上下边长比、高宽比均对其热性能有显著影响。具体表现为:减小矩形单元的高宽比有利于强化传热;采用上下边长比大于1的楔形单元可在一定程度上消除蓄热过程的融化死角,蓄热时间最大缩短32.8%;蓄热单元的最优上下边长比与高宽比存在对应关系。     

管壳式相变蓄热系统性能实验研究

相变蓄热(LHTES)系统利用相变材料(PCM)的潜热可有效地提高系统的储热能力。通常,PCM的导热系数低,使LHTES系统的应用受到了限制。本文通过向十五烷中添加膨胀石墨提高导热系数,分别采用纯十五烷和含有质量分数为30%膨胀石墨的复合十五烷,在不同水流量下,对管壳式LHTES系统的储热特性进行了实验研究。实验结果发现:当储能介质为质量分数为30%膨胀石墨的复合十五烷时,放冷过程中有效储热系数和相对储热率在Re=4298时出现明显峰值,换热效率与储热能力达到相对平衡。并且,当Re=4298,采用含有质量分数为30%膨胀石墨的复合十五烷与纯十五烷相比,系统的有效储热系数可最高提升336.84%。     

格子Boltzmann方法模拟融化相变过程

建立融化和自然对流耦合的格子Boltzmann双分布函数模型,采用焓法迭代求解相变非线性源项,并通过变松弛时间方法处理固液两相变热物性间题.热传导融化过程的计算值与分析解的对比分析说明该模型能够准确地模拟融化过程.自然对流条件下融化过程的模拟结果表明自然对流在一定程度上影响了融化传热及融化速率等,体现出与热传导融化不同...     

Bi2212超导单晶中的一级融化相变的研究

在干净的Ｂｉ２２１２超导单晶样品中,使用四引线法进行输动性质的研究（电流方向沿ＣｕＯ２层）,发现当外磁场（⊥ａｂ面）小于０．０９Ｔ时电阻在正常态电阻的１‰时发生突变,电阻陡降了２到３个量级,对应着一级融化的发生;当外磁场超过临界点（ＣＰ）时,电阻随温度的变化曲线出现展宽,磁通液体到磁通固态的相变为二级相变。我们认为临界点（ＣＰ）是晶体中缺陷的函数,缺陷驱动Ｂｉ２２１２超导单晶的相变由一级向二级转变     

圆管外石蜡相变蓄热与释热实验研究

建立一小型圆管外石蜡相变蓄热实验系统,对石蜡的蓄热熔化和释热凝固规律进行实验研究.研究石蜡在圆管外不同位置的蓄热熔化规律,自然对流对石蜡蓄热熔化的影响,得出蓄热熔化时间和熔化厚度的优化值.研究石蜡在圆管外不同位置的释热凝固规律,自然对流对石蜡释热过程的影响.     

相变蓄热蜂窝体传热行为数值模拟研究

高温空气燃烧技术通过回收烟气余热降低燃料消耗而得到了广泛应用,换向时间对燃烧特性有重要影响,并与蓄热体结构和材料种类有关。本文建立了含金属类相变蓄热复合蜂窝体蓄/放热模型,考虑材料热物性随温度变化和热辐射,对蜂窝体的蓄/放热过程进行数值模拟,研究了相变材料和换向时间对空气预热温度、能量回收率的影响。计算结果表明,换向时间为120s时,含相变材料的蜂窝体比普通蜂窝体的空气预热温度高39.52 K;从放热开始到结束,含相变材料的蜂窝体的空气预热温度下降幅度约为普通蜂窝体的1/2;使用含相变材料的蜂窝体将换向时间从60 s有效延长至120 s时,空气预热温度高于换向时间未延长的普通蜂窝体,并且保持较高的能量回收率。     

多孔介质融化相变自然对流数值模拟

根据体积平均理论,建立多孔介质中融化相变过程自然对流模型。数值模拟了以石英砂颗粒为骨架、冰为填充相的二维融化过程。数值结果表明,在融化区上部发生较强烈的自然对流,融化界面与水平线倾角随融化时间越来越大。     

相变微胶囊功能流体融化状态的数值模拟

本文用双流体模型模拟相变微胶囊(MCPCM)功能流体在大通道层流流动中的融化状态.MCPCM功能流体的入口条件和边界条件类型是影响MCPCM在管道中沿程融化率和融化速率的两个重要的决定因素.本文给出了恒壁温和恒热流两类边界条件下,不同入口条件时,MCPCM截面平均融化率和融化速率沿管道方向的变化趋势.提出了利用MCPCM的融化率与温度场的关系,通过管道截面的平均温度和截面温度场估算MCPCM截面平均融化率的思路.     

相变蓄热体的热工特性数值模拟

为了深入研究蓄热式换热器的蓄放能效果,提出了采用具有相变材料的蓄热体强化蓄放热,通过gambit软件建立了三维蓄热体相变传热过程的物理模型和数学模型,利用fluent软件模拟了具有相变材料的蓄热体与具有变截面管强化的蓄热体传热,得到了两者蓄放热过程温度场分布。根据模拟结果分析了相变材料及缩放结构对蓄热体蓄放热效果的影响,为优化设计蓄热式换热器提供了理论参考。     

平板微热管式相变蓄热装置蓄放热特性研究

本文提出一种基于平板微热管阵列的低温相变蓄热装置。该装置以平板微热管阵列为核心传热元件,以月桂酸为相变蓄热材料。搭建实验测试系统对该相变蓄热器在不同空气流量和进口温度的工况下进行蓄放热试验,对蓄放热过程中平板微热管阵列的均温性能、蓄热器内部的温度变化及蓄放热功率进行了实验研究及分析。结果表明;微热管阵列组件在蓄热、放热过程中表现出良好的均温性,工作高效且稳定;相变蓄热装置的实际蓄放热性能优良,平均蓄热、放热功率分别为418 W和353 W。     

高温相变蓄热电采暖器蓄放热特性的实验研究

本文对自研得高温相变蓄热电采暖器的蓄放热性能进行了实验研究,表明该电采暖器蓄热密度高,蓄放热性能稳定;针对放热末期散热进行了空气通道强化散热实验研究,结果表明其内部结构合理,蓄热时隔热性能好,放热时放热速率可满足普通取暖要求。     

影响热释放速率测量因素的实验研究

热释放速率是描述火灾过程的重要参数之一,体现了火灾中能量释放的大小,是决定火灾发展变化和火灾危险程度的基本参数.本文分析了测量过程中环境湿度、烟气中CO、CO2摩尔分数对热释放速率的影响,并比较它们对热释放速率的影响程度.     

甲醇脉动热管相变蓄热器蓄热实验分析

为了优化脉动热管传热性能,提出了一种脉动热管强化相变材料蓄热的新思路,设计并搭建了一套脉动热管式相变蓄热装置试验平台.以甲醇为工质,八水氢氧化钡为相变材料,分析不同工况下相变材料在蓄热装置中温度随时间的变化.结果 表明,相变材料在蓄热器中的温度和流量越大,装置相变蓄热效果更为显著,但温度与流量不宜过大,否则会影响强化传...     

FeSe超导材料相变机理研究

本文采用固相烧结法制备FeSe超导材料,通过对Fe-Se相图进行分析并结合DSC测量的数据,系统的阐述了四方相%-FeSe的形成过程;考察了烧结温度、冷却方式及初始块体密度对Fe-Se体系相转变过程的影响.实验结果表明:随着温度的升高,Fe-Se混合粉末中Se首先熔化生成-FeSe和Se的固溶体,并且由于Se浓度梯度的存在,Se与Fe在升温过程中持续反应,生成%-FeSe;而在冷却过程中,由于固溶体中Se的溶解度下降,Se逐渐向%-FeSe中扩散,-FeSe中的Fe含量增加达到某一临界值,初始生成的-FeSe逐渐转化成%-FeSe,最终得到超导相%-FeSe含量较高的样品.通过对不同温度烧结粉末的XRD谱线进行分析发现,%-FeSe初始形成的温度区间为350~400℃.缓冷方式比冰水淬火方式更有利于提高四方相的含量.在一定范围内,初始块体的密度越大,Se的扩散路径越短,烧结后得到的四方相含量较高.本文的研究为后续获得高超导相含量的FeSe基线带材的研究奠定了理论基础.     

填充泡沫金属的熔盐相变蓄热过程模拟

本文以管肋式熔盐相变蓄热结构为对象,将相变材料填充入高孔隙率泡沫金属中以弥补熔盐导热系数低的缺陷。考虑周期性边界和重力方向相邻结构的影响,以三层管肋式结构代替整个系统建立多孔介质固-液相变输运三维物理数学模型。利用数值模拟方法,探讨在重力环境中,管式加热条件下相变材料蓄热过程的传热性能。揭示出相变界面随时间的演化,以及自然对流对蓄热过程的作用机制;讨论了泡沫金属、肋片参数及加热温度对蓄热能力的影响。     

方腔内相变材料固液相变传热研究

基于相变材料(PCM,phase change material)的相变储能设备具有储能密度高的特点。本文建立了基于相变储能元件伪焓模型的固液相变格子Boltzmann模型,研究了内部管道位置、方腔倾斜角度对PCM融化过程的影响规律。结果表明,在内管道靠近方腔上部时,由于上部界面(固液相变界面或上壁面)对自然对流阻碍作用,使PCM的融化速率减慢。但是,在此时使方腔发生倾斜,会改变管道热流体到上部界面的距离,强化PCM的热质传递过程,使融化加快。