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。     

改良六水氯化钙相变材料的制备及性能

选取CaCl_2·6H_2O相变材料为研究对象,通过实验对相变材料的制备过程进行了优化改进,得到CaCl_2·6H_2O相变材料质量配比为43.39%H_2O+45.76%Ca Cl2+8.15%Sr Cl2·6H_2O+2.7%CMC,材料蓄放热稳定,无过冷度,无明显相分离现象,测得相变温度为28.6℃,相变潜热为169.5k J/kg。最优例材料经过100次循环稳定性测试后,相变温度降低了0.8℃,出现1.4℃的过冷度,但仍表现出良好的热稳定性。实验发现纳米粒子的添加对材料的导热性能有显著的提高,且当4种纳米粒子的质量百分数均为0.2%时,复合材料的导热系数大小依次为MWCNTCuAl_2O_3TiO_2,其中添加MWCNT的导热系数达到0.7480W/(m·K),比原材料导热系数提高了31.5%。     

相变材料介质阻断电池热失控传播特性研究

针对锂离子电池热失控传播问题,以石蜡/膨胀石墨复合相变材料为电池模组热管理介质,建立电池热失控传播二维数值计算模型。通过改变膨胀石墨与石蜡的质量分数得到不同导热系数与相变焓的复合材料,探究关键设计参数对电池热失控传播的阻断特性。研究结果表明相变材料能够有效延缓甚至阻断热失控的传播,当导热系数较低或较高(如0.3和21.01 W·m^-1·K^-1)时皆能阻断热失控传播,对于中间导热系数材料的模组,首次热失控传播时间间隔随导热系数升高而增加,而后续传播间隔随着导热系数升高而减小。     

多元低共熔材料热物性及电池热管理性能研究

多元共熔相变材料在储热及控温领域具有重要的应用价值,本文通过低共熔理论合成了三种多元共熔相变材料,CALA-MA-PA (CLMP),CA-LA-PA-SA (CLPS)和 CA-LA-TD (CLTD),相变温度分别为 13.47℃,13.47℃和 8.95℃,对应的相变潜热为137.67 J·g~(-1),142.44 J·g~(-1)和138.98 J·g~(-1)。此外,本文对合成的多元共熔相变材料的基本物性、导热系数以及热稳定进行研究,并利用电化学产热作为热源,对三种多元共熔相变材料的电池热管理性能进行了研究,结果表明,三种多元共熔相变材料均能达到理想的控温效果,降低温差,提高电池寿命及热安全性。     

相变材料模拟金属构件热特性的数值研究

通过理论分析和数值计算论证了用相变材料模拟多种常用金属构件热特性的可行性.利用相变材料模拟了厚度分别为20 mm,30 mm,50 mm和100 mm的金属板材,发现在模拟较厚的金属板材时,相变材料的低导热系数对模拟效果产生了不利影响.在此基础上,利用导热系数增强的相变材料对厚度大于100 mm金属板材进行模拟,取得了较好的模拟效果.并利用相变材料模拟了金属构件轮和管的热特性.     

钠离子层状氧化物材料相变及其对性能的影响

钠离子电池近年来在大规模储能领域展现出优异的发展和应用前景.由于钠离子层状过渡金属氧化物正极材料(Na_xTMO₂)具有比容量高、容易制备、电压可调和成本低的优势,在学术界和产业界得到了广泛的关注与研究.但较大的Na~+半径和较强的Na~+-Na~+静电排斥作用,导致Na_xTMO₂具有多种结构类型和复杂的结构转变,以及由此形成了多重结构-性能关系.本文详细介绍了Na_xTMO₂的结构类型,综述了在Na~+脱出/嵌入过程中引发的结构演变,旨在揭示钠离子层状过渡金属氧化物正极材料结构转变机理及其对电化学性能的影响,最后讨论了现存的挑战并提出了改进策略.     

双梯度结构填充相变材料传热特性分析

建立了一种孔隙率具有梯度的多孔结构,并应用到复合相变材料(PCM)中。分析Fluent软件仿真结果发现,与无梯度、垂直梯度和水平梯度相比,水平-竖直双梯度结构的有效导热系数分别提高了16.8%、7.4%和7.3%,热传导更加均匀;双梯度结构虽会降低整体蓄热密度,却能显著提高蓄热量。     

基础实验试题A:相变材料比热容及相变潜热的测量

第9届全国大学生物理实验竞赛基础实验试题A为相变材料比热容及相变潜热的测量,本文介绍了实验任务、试题设计及竞赛结果分析.试题包括系统漏热测量、石蜡比热和相变潜热的测量及误差分析3部分.本题重点考查了学生对比热和相变潜热的基本概念、热传递基本方式、能量守恒定律、牛顿冷却定律、外推法修正漏热等知识和方法的灵活运用能力,物理建模的能力,实验方案设计、热电偶测温仪的使用和实验操作等理论联系实际的能力,以及数据处理和误差分析能力.结合调查问卷反馈的分析表明：选手实验操作相对较好,物理建模相对薄弱.     

相变乳状液的流变和传热性能研究

针对新型Ｏ／Ｗ相变乳状液的非牛顿流变特性和在园管中发生相变前后的传热性能进行了测试和分析,所得结果表明它作为一种全新的蓄冷介质在对流传热方面具有性能优势．对经测试得出的乳状液主要流变参数随乳液浓度和温度的变化规律以及它在管内的对流传热特性作了分析和讨论,为新型实用蓄冷装置的设计提供了基本的依据．     

高温相变材料对红外诱饵剂性能的影响

研究了相变材料对常规红外诱饵药剂燃烧性能及红外辐射特性的影响。选择的八种高温相变材料中有三种材料在3～5 μm或8～14 μm波段内能不降低红外诱饵的红外辐射特性,而延长了红外诱饵的持续燃烧时间,降低了药柱的燃速,从而延长红外诱饵有效干扰时间。结果表明高温相变材料可作为一种有效的功能添加剂加入红外诱饵。     

纳米组装相变储热材料的热设计前沿

本文简单回顾了固液相变储热材料发展历程,重点针对纳米多孔定形相变材料,从材料层面的研发设计,到热物理层面的微观限域空间负载、结晶、导热机理,乃至围绕异相/异质匹配提出的显著提升相变蓄传热性能的强化手段进行了总结.同时,指出了目前受制于单一尺度孔径无法兼顾储释热的密度和速率的现状,并探讨在此基础上借助新型多级尺度孔径的骨架材料以突破瓶颈的可能.最后,系统梳理了与之伴随的一系列亟待解决的科学问题、机遇和挑战.     

木基生物质碳化骨架负载聚乙二醇相变材料及表面修饰对蓄传热性能的强化

以相变芯材为核心的复合相变材料的潜热储存技术,对解决可再生能源间歇性问题有着关键作用.本研究以天然竹木为原材料,使用高温碳化方法得到碳化竹木,并使其分别吸附氧化石墨烯和还原氧化石墨烯,最终与聚乙二醇(PEG2000)复合形成稳定的复合相变材料.实验结果表明,还原氧化石墨烯可以达到很好的包封率、热导率和光热转换效率提升效果.碳化竹木/还原氧化石墨烯/聚乙二醇三元复合相变材料包封率高达81.11%,熔化潜热为115.62 J/g,凝固潜热为104.39 J/g,热导率大幅提升至1.09 W/(m·K)(纯PEG2000的3.7倍),光热转换效率大幅提高至88.35%(纯PEG2000的3.1倍).     

相变与空气复合的电池冷却系统散热性能研究

建立了相变材料与空气冷却的复合冷却系统,通过Fluent软件仿真模拟,研究其在不同的环境温度、不同的风速时电池的温升特性,并且与空气冷却、相变冷却方式对比.结果 表明:当环境温度升高时,复合冷却系统中电池温度波动不大,温升幅度仅为环境温升的13％;当电池产热功率上升时,复合冷却系统通过增加风速,将温度控制在安全范围中.     

复合相变材料应用于电子散热的热分析

基于显热容法,建立复合相变材料应用于电子散热的传热模型及相应的数值计算方法,利用Icepak软件进行数值计算,分析了温度场及流场分布。模拟结果与实验测量值相接近,其最大相对误差为8.8%,说明所采用的数值模型及相关简化处理正确。借助热分析方法可以真实地模拟系统的热状况,从而为电子设备的热设计和热管理提供依据。     

结构参数对气液相变热声发动机性能的影响

本文基于包含流动和传热两个方面的电路类比理论,针对一具有环路结构的气液相变热声发动机系统进行了模拟计算和分析。重点讨论了排出器、动力活塞、反馈管以及负载液柱的直径和长度对于系统谐振频率和换热器驱动温度梯度的影响。结果显示,该气液相变热声发动机的谐振频率较低(小于1 Hz),排出器和动力活塞的直径,以及反馈管的直径和长度对于谐振频率的影响较大;气液相变热声发动机所需驱动温度梯度比通常气体工质热声发动机小一到两个数量级,各主要部件的直径对气液相变热声发动机所需驱动温度梯度的影响比长度对其影响更为显著。     

大功率短时加热条件下相变储能式热沉瞬态性能及其优化的实验研究

为了评估相变储能式散热技术在间歇式大功率电子器件热管理中的适用性,本文采用实验方法研究了在短时大功率(60~120 W)较高热流密度(5.3~10.5 W·cm~(-2))加热条件下相变储能式热沉的瞬态性能.实验结果表明,在不同的加热功率下,采用相变储能式热沉可以将冷却目标的温升最多降低约40℃,而其平均等效热阻能比传统热沉降低30%以上,体现了明显的性能优势.此外,通过添加翅片的方法可以进一步改善相变储能式热沉的性能.如果设定电子器件正常的工作温度为80℃,有翅片的热沉能将有效保护时间延长多达130%.在大功率短时加热条件下,采用相变储能式热沉能够达到理想的散热效果,而通过强化传热手段可以进一步优化其性能.     

GeTe 相变薄膜的结构及光学性能研究

相变材料可迅速地实现晶态与非晶态之间的相互转换,在相变存储领域具有重要的应用.本文用脉冲激光沉积(PLD)法在Si衬底上制备了高质量的GeTe相变薄膜,并对不同温度下退火的GeTe薄膜进行了结构和光学反射率的表征.实验结果表明,室温沉积的GeTe薄膜为非晶态结构,薄膜的结晶化温度约为250℃.随着退火温度的增加,(202)衍射峰位逐渐向低角方向移动,(202)面间距逐渐增加,这可能与退火薄膜中存在大的压应力有关.薄膜的光学反射率测试表明我们制备薄膜的晶态和非晶态具有高的反射率对比度.以上结果表明PLD法制备的GeTe薄膜在光学相变存储领域具有较好的应用潜能.     

纳米ZnO／石蜡复合相变材料的热物理性质研究

本文通过将纳米氧化锌（ZnO）颗粒加入熔融的石蜡（PW）并进行搅拌和超声制备了一种纳米ZnO／PW复合相变储能材料。为使纳米氧化锌在基体物质中分散均匀,在制备过程中使用了搅拌和超声以制备均匀的复合材料。使用扫描电镜观察其微观结构表明氧化锌在石蜡中分散良好。对所得ZnO／PW复合相变材料的相变温度、相变焓及导热系数等热物...