相变储热材料应用研究进展

相变储热材料研究与开发是一个新兴的领域,系统地介绍了各类相变储热材料的特点、制备方法及实际应用,概括了固-液、固-固相变材料特性及应用上的不足和解决方法,对相变储热材料的应用前景和研究进展进行了综述.     

十水硫酸钠相变储热材料应用研究

用Ｎａ２ＳＯ４·１０Ｈ２Ｏ作为相变储热材料的主体成分，加入一定数量ＮａＣｌ，可形成相变温度较低的二元共熔混合物．针对过冷现象和固液分离的技术难题，研制了一种水溶性高分子增稠剂，它能使相变储热材料变得更加稳定．用ＤＳＣ法测定了新制备的Ｎａ２ＳＯ４·１０Ｈ２Ｏ－ＮａＣｌ储热体系中均匀固体物质的熔化热，并从相平衡和结晶机理等方面讨论了初始熔化热值较低的原因     

纳米技术在相变储热领域的应用

将纳米技术,尤其是纳米材料制备技术应用于相变储热领域,可以得到纳米胶囊相变材料、纳米复合相变材料以及纳米高温相变材料。纳米级相变材料的开发将拓宽相变储热技术的应用领域。本文综述了纳米胶囊相变材料、纳米复合相变材料和纳米高温相变材料的研究进展,介绍了纳米相变材料的应用。     

高温相变储热单元模拟研究与计算

运用Fluent软件对圆形储热单元内部LiCl高温相变材料熔化过程进行二维数值模拟。模拟结果表明:不同位置的LiCl都会出现恒温"平台",其平台的长度和出现的时间间隔随空间位置的不同而有显著差异;随时间的增加,储热单元储热量在相变区明显增大,其储热功率也相应出现了最大值。相变材料的导热系数、相变储热单元的形状和空间尺度以及其恒温隔热装置是改善相变储热系统储热性能的关键性因素。     

相变储热材料在供暖地板中的热特性分析

衣文针对一种舍有内热源（如通热水的盘管）的相变贮能采暖地板结构,利用相变传热理论建立研究模型,数值模拟贮热介质在曲边边界条件下、受不同的热边界条件的作用,探讨不同的管间距布置、不同的地板覆盖层和不同供热工况等各种因素对储能地板热性能及储热效果的影响规律。     

二元相变材料蓄冷球蓄冷过程的研究

采用摄动分析方法，对一种新型二元相变低共溶蓄冷介质的蓄冷球的蓄冷过程进行了模拟计算。对蓄冷球蓄冷时间、蓄冷球传热、蓄冷球大小、壁厚和材料等影响蓄冷过程的特性进行了分析，并得到了一些结论，这些结论可以指导蓄冷球的设计和系统的蓄冷控制。     

基于分形的多孔介质复合相变材料的储热特性

本文利用膨胀石墨和纳米颗粒来强化相变储热系统的传热性能。在膨胀石墨基体中填充含纳米颗粒的相变材料,用焓-孔隙度法模拟材料的相变过程。针对不规则的膨胀石墨孔隙结构,用三维W-M分形函数修正膨胀石墨孔隙率波动,以研究不同的孔隙率和有效导热系数比对固态显热蓄热阶段相变材料熔融速率的影响。在液态显热蓄热阶段时探讨膨胀石墨孔隙率以及纳米颗粒体积分数对相变储热系统中对流传热的影响。研究结果表明,分形分布的孔隙结构能有效地抑制纳米颗粒的自由运动从而降低了纳米颗粒的局部团聚的可能性,所以利用三维W-M分形函数修正的膨胀石墨比采用平均孔隙率能更好地模拟相变材料的熔融速率。在固态显热蓄热阶段,膨胀石墨孔隙率为0.8的相变材料熔融速率比孔隙率为0.85和0.9显著增加,另外,膨胀石墨与纳米颗粒-相变材料的有效导热系数比为100的熔融速率也明显比有效导热系数比为80和60的快。当相变材料处于液态显热蓄热阶段时,其在膨胀石墨孔隙中产生对流,对流传热速率随着膨胀石墨的孔隙率增大而增大,纳米颗粒体积分数的增加也会提高对流传热速率。     

冷藏车用新型相变蓄冷材料的研究

阐述了蓄冷板冷藏车技术的研究现状,对比分析了结晶水合盐蓄冷与有机物蓄冷的优缺点.针对蓄冷板冷藏车对相变蓄冷材料的要求,提出了一种A级冷藏车用的新型相变蓄冷材料,进行了相变温度测试,结果表明该介质的相变温度为-6.9℃,是一种适用蓄冷板冷藏车蓄能介质.     

GNPs/PEG定形相变储能材料的结晶及热性能研究

以分子量10 000的聚乙二醇(PEG10000)为相变组分,石墨烯纳米片(GNPs)为相变支撑组分,通过自制的超声辅助真空吸附装置进行动态灌注制备了一系列GNPs/PEG10000定形相变储能材料(PCMs);分别利用扫描电子显微镜、广角X-射线衍射仪、差示扫描量热仪和热重分析仪对定形PCMs进行了断面形态、结晶结构、结晶性能和耐热性测试,结果发现:GNPs片层间填充着大量的PEG10000,同时GNPs的引入对PEG10000未产生影响;当GNPs的添加量为4%时,PEG10000的结晶温度降低了4.7℃,且结晶度提高了1.9%;随着GNPs的引入,PEG10000的初始分解温度和最大分解速率温度均降低。     

相变蓄能材料的包覆与性能测试

本实验用硅酸钠、二氧化硅为主要原料,氟硅酸钠为添加材料的复合浆体材料对相变蓄能材料进行了包覆,制备具有固定外观形状的固-液相变材料。实验采用不同实验配方进行包覆后,选择具有较好表观特征的配方进行力学性能测试,测试结果表明,以硅酸钠10ml,二氧化硅3g为主要原料,氟硅酸钠2g,氧化镁1g,盐酸1ml为添加材料配比的复合浆体材料是良好的包覆材料,包覆后的相变材料的维氏硬度为573(kg/mm2)。     

材料的相变研究及其应用

Fe-C和Fe-X-C合金马氏体相变热力学的研究成果使结构钢的Ms温度能以热力学预测。建立了铜基合金及Fe-Mn-Si基合金马氏体相变热力学,为铜基和铁基形状记忆合金的成分和工艺设计提供基础。提出了含ZrO2陶瓷Ms温度的热力学计算方法,以及其母相晶粒大小影响Ms的正确表达式,对陶瓷的生产和工业应用都具有意义。修正马氏体变温相变动力学方程,显示低碳钢中影响碳扩散系数的合金元素影响残余奥氏体量,这有利于低碳马氏体组织钢的开发。GCr15轴承钢中残余奥氏体→马氏体的等温动力学研究显示：钢经淬火后,再进行等温处理以形成很少量的等温马氏体,再作回火,提高钢件的尺寸稳定性（经1000d后与淬火-回火比较,在接触疲劳寿命并不降低的条件下（达34%。研究了Ni-Ti、Cu-Zn-Al、Fe-Mn-Si基合金及ZrO2陶瓷的马氏体相变及其逆相变特征,揭示了影响这些材料形状记忆效应（SME）的一些因素,并指出了改善SME的途径,有利于这些材料的开发应用。贝氏体相变的热力学研究,观察到生长台阶,母相强化对相变影响的研究以及内耗测量结果,均显示贝氏体相变属扩散型机制。Cu-Zn-Al中加入阻碍Zn和Al扩散的合金元素可能提高形状记忆使用寿命。揭示CeO2-ZrO2中存在贝氏体相变,并与其出现脆性有关。Cu-Zn中β相有序化研究对有序化合金的应用具有实际意义。三元合金spinodal分解判据的建立,对借spinodal分解呈现高阻尼或高强度合金的开发颇具价值。由群论导出呈现晶体学可逆性的条件为形成单变体马氏体。应用孤立子于相变的形核-长大模型初见成效。     

定形相变材料的热性能

定形相变材料在蓄热采暖领域有重要应用。分别用低密度聚乙烯和高密度聚乙烯为支撑材料制备了定形相变材料,分析了材料的均匀性和稳定性,讨论了材料中石蜡掺混比例的临界值,利用电子扫描显微镜、DSC2910差示扫描量热仪研究了其理化结构及热性能,并将定形相变材料与混凝土掺混,研究了其热性能。实验结果表明:高密度聚乙烯更适合做支撑封装材料,材料热性能和稳定性较好;定形相变材料和混凝土搀混后材料的单位体积蓄热量也有相当提高。     

无机水合盐相变储热材料的过冷及导热性能研究进展

综述了添加成核剂、多孔基体吸附、微胶囊法封装等方法改善无机水合盐相变储热材料的过冷以及将无机水合盐相变储热材料与高导热的多孔基体、纳米材料复合改善储/释能过程中的导热性能的研究进展.     

五水硫代硫酸钠相变蓄热材料的制备

为克服Na2S2O3·5H2O存在的过冷和相分离现象,以CaSO4·2H2O、萘酚等为成核剂,并以羧甲基纤维素(CMC)、活性白土和水溶性石蜡为增稠剂对Na2S2O3·5H2O进行改性,通过步冷曲线和DSC分析对改性后的Na2S2O3·5H2O蓄/放热性能进行研究.结果表明:CaSO4·2H2O、萘酚以及萘酚-NaCl对Na2S2O3·5H2O均有明显改性效果;对于Na2S2O3·5H2O-CaSO4·2H2O体系,增稠剂用量相同时,水溶性石蜡及活性白土的增稠效果优于CMC;经CaSO4·2H2O和活性白土体系改性后的Na2S2O3·5H2O最高放热温度在43~48℃之间变化,放热时间最长可达80min以上,且均可在27℃以上完成结晶过程并释放热量;经萘酚-NaCl体系改性后的Na2S2O3·5H2O具有良好的稳定性,经过不同次数吸热/放热循环后的相变温度在41~46℃之间变化,放热时间均可维持在70 min以上;改性后的Na2S2O3·5H2O相变焓在150~180 J/g之间,其蓄/放热过程无相分离现象.     

相变材料对砂浆热效应的影响

研究了相变材料状态、掺量对砂浆热效应的影响；系统研究了有机相变材料（某多元醇）嵌入到导热系数较高的二氧化硅纳米层空间内，制备有机-无机纳米复合相变蓄热材料的工艺条件及其效果．结果表明：相变材料直接掺人砂浆中掺量达1％～3％（占砂浆胶凝材料质量分数），具有明显的蓄热降温效应，但在50℃环境下耐久性明显下降；复合相变材料较纯相变材料相变潜热提高1．66倍，50℃环境下耐久性明显提高．     

三水醋酸钠储热性能和防过冷问题的研究

相变储热材料是利用材料的相变潜热去实现能量的储存和利用,但相变材料普遍存在着过冷和相分离的问题,严重影响了储热材料的储热性能． 将成核剂十二水合磷酸氢二钠与增稠剂羧甲基纤维素钠加入到储热材料三水合乙酸钠中,研究其防过冷和相分离的改善程度． 综合对过冷以及相分离现象的改善程度,得出当三水合乙酸钠、十二水合磷酸氢二钠、羧甲基纤维素钠的质量比为 １００∶６∶５ 时,过冷度 ３ ℃,恒温时间为 ３４ ｍｉｎ． 有效改善了相分离现象且保证了储热体系熔融均匀,具有很大的实际应用潜力．     

新型混凝土材料的性能研究

随着我国建筑施工工艺的改进和建筑工程国际化的发展,新型混凝土材料层出不穷,本文总结了几种新型混凝土材料的性能,并对新型混凝土材料的应用前景进行了展望,希望能为我国混凝土工业的进一步发展,提供一定的参考。     

相变建筑节能材料的应用研究与进展

相变储热技术是利用低品位能源,实现建筑节能的重要途径.就近年来国内外适合于建筑用相变材料的选择,相变材料与普通建筑材料的结合技术及其储能性能进行了对比与分析,提出了本领域主要研究内容.     

相变储能材料的相变过程温度模型

基于集总参数法和矩形相变等效比热假设建立了相变材料的相变过程温度模型．该模型与实验结果吻合很好．利用该模型定量研究了环境温度、相变潜热、相变温度范围和换热效率等多种因素对相变行为的影响，初步得出如下结论：环境温度对相变开始时间和持续时间均有明显影响，随着环境温度的升高，该二时间呈指数形式下降；相变材料的潜热对相变开始时间没有影响，对相变持续时间有明显影响，持续时间随潜热线性增加；相变温度范围对相变开始时间也没有影响，而相变持续时间随相变温度范围的增加平缓地增加；相变材料与环境之间的换热效率显著影响相变过程开始和持续的时间，二者随换热效率的提高呈指数形式下降．