桥梁箱体结构自调温固液相变材料的机理

在已有的相变材料及相变理论研究分析的基础上,提出了一种适用于桥梁箱体结构"自调温"的石蜡-稻壳灰相变储能混凝土新型材料。通过研究该新型材料对混凝土温升过程中的影响规律,提出了相变储能稻壳灰混凝土吸热温升估算公式。进一步地,通过对普通混凝土与相变储能混凝土箱体结构温度场数值模拟及对比,分析了其在混凝土箱体结构中的"自调温"效用。     

不同细度稻壳灰对混凝土强度及自收缩的影响

研究4种细度的稻壳灰在5%~30%的掺量下对混凝土的强度和早期自收缩的影响.结果表明,混凝土的28d抗压强度与保证混凝土抗压强度比不小于100%的最大掺量均随稻壳灰的特征粒径D50的减小而增大;稻壳灰孔结构的吸水性可对混凝土的强度发展和早期自收缩产生影响,且D50越大影响越明显;D50在2.96~21.06μm时,稻壳灰可不同程度地抑制混凝土的早期自收缩,且其抑制程度随D50和掺量的增大而增大.     

稻壳、稻壳灰在建筑上的应用

阐述稻壳、稻壳灰的组成及其在建筑材料上的应用。稻壳不经预处理可制轻混凝土；稻壳经过焙烧得到的稻壳灰，含ＳｉＯ２９５％左右，与硅灰的化学成分，物化性能，结构相近，适合作高性能混凝土（ＨＰＣ）的细掺合料，在建筑上用作稻壳灰水泥及稻壳灰水泥混凝土。认为稻壳灰是一种节能，高效，持续发展的，有潜在经济效益，社会效益，环保效率的建筑材料。开展以稻壳灰为主的多种超细材料的复合规律研究，具有重要的现实意义。     

相变材料在集装箱建筑夏季隔热中的性能研究

集装箱无蓄能围护结构箱体能耗和室内温度波动都较大,传统的围护结构设计方法无法将室内温度有效维持在舒适的温度区间内.将相变储能技术合理地应用于集装箱围护结构设计中能够大大提升其热工性能并有效地调整室内的温度波动.以微胶囊相变材料为例,通过利用Design Builder软件模拟分析法研究建筑内扰、相变层设计等影响参数对其调温性能的影响规律,分析相变材料在集装箱箱体复合围护结构中的适应性设计方法,可知集中在白天使用的集装箱建筑采用厚30 mm、相变点为29℃的相变复合墙体能够有效提高建筑夏季热舒适度,得出集装箱相变复合围护结构优化设计方法及对室内热舒适的影响规律,为相变材料在集装箱建筑中的设计应用及评价方法提供了理论支持.     

基于液气相变材料的混凝土箱梁结构自调温试验研究

混凝土箱梁结构广泛应用于土木工程领域。由于混凝土材料导热性能差,在强烈日照情况下,箱梁内外会产生过大温差,从而导致结构开裂。为了从根源上防止箱梁开裂,提出了运用相变储能技术控制箱梁结构内外温差不超过开裂温差限值的新思路;选取三氯三氟乙烷(R113)液气相变材料,通过试验验证该方法能够有效控制箱梁结构内外温差,起到自调温的作用。     

电厂稻壳灰不同掺量对混凝土性能影响的试验研究

研究了电厂稻壳灰部分替代水泥后对水泥胶砂强度和混凝土坍落度及混凝土强度的影响。结果表明,随着电厂稻壳灰替代量的增多,水泥胶砂抗折强度和抗压强度均逐渐降低,混凝土坍落度及混凝土强度也呈下降趋势。当稻壳灰替代率不超过5%时,对胶砂试件和混凝土强度影响不明显,稻壳灰替代率为8%时,胶砂强度与混凝土强度降低幅度较大,因此将电厂稻壳灰以低于5%的替代率应用于水泥混凝土中是可行的。     

热解和灼烧温度对稻壳灰特性的影响

为了探讨稻壳热解气化过程对稻壳灰物化结构及其活性的影响,研究了热解及灼烧对稻壳灰的表面结构以及微晶结构的影响.结果表明:直接灼烧时稻壳中的非晶SiO2在800℃左右开始转化为鳞石英而失去活性,稻壳经历高温热解后在600℃下灼烧制备稻壳灰可以保护SiO2的活性;灼烧温度对灰的孔隙特性有明显影响,灼烧温度高不利于稻壳灰的表面结构的改善;热解温度对稻壳灰孔隙特性影响较小,稻壳焦炭600℃下灼烧可制取比表面积大于60m2/g的稻壳灰.     

相变储能大体积混凝土的控温性能

提出相变控温储能材料机敏控制混凝土结构温度裂缝技术途径.在混凝土浇注过程中将相变材料掺入使之与混凝土结构一体化,利用相变材料在特定温度范围的热效应控制混凝土内部温度场,从而机敏控制温度应力防止温度裂缝.通过自行设计的温度测试系统,对相变控温混凝土控温性能进行实测研究,结果表明:相变材料不但可以降低大体积混凝土的最高绝热温升值,而且可以降低大体积混凝土升温速度和降温速度,从根本上防止了大体积混凝土温度裂缝的出现.     

掺有定形相变胶囊的储能墙体传热性能数值研究

为了充分发挥相变墙体的调温节能效果,以掺有定形相变胶囊的储能墙体及其构成的相变房间为对象,并考虑室内空气的热响应,建立相变墙体及房间的传热理论模型.采用显热容法模拟了在周期性变化的室外边界条件下,相变储能墙体内的传热过程及室内空气的温度变化.计算结果表明:储能墙体中的相变胶囊含量是影响室内空气温度衰减的重要因素之一.相变材料最佳相变中心温度宜尽量接近墙体相变层中心温度,相变温度波动幅度的大小仅影响室内空气温度的波动区间,而对振荡的平衡温度影响较弱.     

复合相变纳米元件用于大体积混凝土控温研究

将有机膨润土与癸酸相变控温储能纳米元件处理成为砂粒状的相变砂,有利于提高其与水泥混凝土的相容性.探讨了相变砂细度、掺量对混凝土和易性、强度及耐久性的影响;采用模拟大体积混凝土的方法研究了相变砂的控温效果;采用Super SAP分析方法计算了大体积混凝土内部温度场分布.结果表明:采用乳液和高强水泥包覆相变控温储能纳米元件形成的相变砂,其与混凝土组分的和易性较好;控制相变砂的细度模数为中粗砂范围,并适当增加减水剂的掺量,在相变砂代砂25%时,可以使掺相变砂的混凝土基本达到基准混凝土坍落度和强度的要求;相变砂的掺入对混凝土的粘聚性、保水性无不良影响;相变砂掺入过多将使混凝土的坍落度和强度下降明显;混凝土电通量试验表明,适量掺入相变砂,对混凝土的耐久性无不良影响.模拟大体积混凝土温升试验表明,掺入相变砂后大体积混凝土中心最高温度为44℃,较基准试样降低了4.5℃;相变砂只需在大体积混凝土中心部分掺加,大体积混凝土中心温度超过45℃的体积占大体积混凝土总体积的体积分数随混凝土尺寸的增大而增大.     

混凝土箱体桥梁自控温装置设计与温度分析

为解决混凝土箱体结构的温度裂纹问题,基于太阳辐射与来自近环境表面低红外辐射之间的能量密度失配,研发出一种可以在白天用于混凝土箱体桥梁表面的自控温装置.该装置采用辐射降温涂层和复合定形相变材料相结合,多层控温的方式,外挂在腹板表面,从外向内依次分为滤波器、反射层、封装层、潜热层和连结层5个部分.以陕西神沙河大桥为例,通过...     

活性炭储能骨料对相变混凝土压拉强度和导热性能影响的试验与分析

为了制备具有保温储热能力,同时具有一定强度的新型混凝土材料,对不同活性炭储能骨料掺量的相变混凝土进行了抗压强度、劈裂抗拉强度和导热系数试验,并对试验结果进行了分析。试验结果表明,掺入活性炭储能骨料降低了相变混凝土的抗压、劈裂抗拉强度,活性炭储能骨料掺量在15%以内,相变混凝土的强度损失率不超过10%。相变材料为液态时相变混凝土的导热系数略大于相变材料为固态时的导热系数,增加幅度低于5%。随着活性炭储能骨料掺量的增加,相变混凝土的导热系数增大明显,满足保温要求,活性炭储能骨料的掺量应在15%以内。     

NPG-TAM/蒙脱土纳米复合贮能材料的研究

研究了利用插层复合法将新戊二醇-三羟甲基氨基甲烷(NPG-TAM)二元体系多元醇混合物嵌插到蒙脱土的层间,制取NPG-TAM/蒙脱土复合贮能材料的方法。由实验确定了适宜的制备条件。用XRD、IR、DSC等方法对其结构及贮能性能进行了分析。实验结果表明:所得材料是一种纳米复合贮能材料,具有较适宜的相变温度和相转变焓,同时较好地解决了多元醇单独使用时存在的塑晶现象。     

相变蓄热水箱蓄热性能数值模拟研究

在封闭静止的蓄热水箱中添加相变材料可以增加水箱热容量、延长水箱升温时间。分别建立了有、无相变单元蓄热水箱的物理模型，利用有限体积分析法对蓄热水箱加热过程进行数值模拟，探讨了封闭水箱加热过程中相变单元的熔化规律和相变单元对水箱温升的影响规律。研究结果表明相对于纯水蓄热水箱，当蓄热水箱中加入占水箱容积9.05%（体积分数）的相变单元、其平均温升29 K时，蓄热水箱的整体热容量提高了25.58%，加热时间延长了1 100 s；蓄热水箱内只在垂直方向上存在热分层，导致含有相变单元的蓄热水箱较高位置处的相变单元先熔化，降低了较高位置处水的温升速率，使得相变蓄热水箱和纯水蓄热水箱的热分层剧烈程度存在差别；以最大温差值作为判断水箱热分层剧烈程度的依据，不同加热功率下相变蓄热水箱的热分层特征变化规律大致相同，但加热功率越大，热分层现象越剧烈。     

混凝土箱梁桥日照温度场的实测与仿真分析

通过对某大型混凝土箱梁桥温度场的观测,分析了混凝土箱梁在日照辐射作用下的温度变化情况和竖向温度梯度的分布规律,发现日照辐射作用下混凝土箱梁竖向温度梯度模式近似服从指数分布。建立了基于气象参数的混凝土箱梁日照温度场有限元模型,并验证了该模型的准确性。最后,计算了50年一遇气象参数条件下混凝土箱梁竖向温度梯度分布情况,结果表明,极端条件下混凝土箱梁竖向最大温差可达18.5℃。     

含球形相变胶囊的混合储能水箱特性模拟研究

储能水箱是在太阳能光利用过程中的重要元件,是协调未来能源供需平衡,解决可再生能源空间不足的有效方法之一。本文是对含有相变胶囊的混合储能水箱特性进行模拟研究。采用RT35作为相变材料,水作为传热流体,创建了储能水箱的含相变胶囊的数值模型,模拟水箱内部的蓄热过程,探究水箱内热分层机理。水箱内部温度为278.15K,入口温度为353.15K,采用了理查德森数、平均蓄热率和平均蓄热密度作为储能水箱的储能评价指标,对不同的相变胶囊高度、不同的入口流速以及不同的相变胶囊尺寸进行了模拟实验。实验结果表明,随着相变胶囊距水箱底部的高度越高、相变胶囊直径越小,理查德森数越大,平均蓄热率和蓄热密度越大。入口流速越小,理查德森数越大,平均蓄热率和蓄热密度越小。相变蓄热胶囊内相变材料一半进行液化所需的时间与入口流速、相变胶囊尺寸成反比,与相变相变胶囊的距水箱底部的高度成正比。     

基于GMM嵌入式智能构件的相变水冷温控方法研究

为克服基于GMM嵌入式智能构件温升引起的热误差,文中提出了一种相变与水冷相结合的组合温控新方法。介绍了基于GMM嵌入式智能构件的相变水冷组合温控机理,并对温控结构装置进行了具体设计。采用有限元方法,建立了基于GMM嵌入式智能构件的温度场模型。对基于GMM嵌入式智能构件在有无温控装置两种状态下分别进行了稳态热分析,并进行了动态加载实验。结果表明:相变水冷组合温控方法能有效抑制温升,适合基于GMM的嵌入式智能构件进行大电流、微精密加工场合。     

三重同心套管相变传热的数值模拟与实验研究

通过数值模拟与实验,研究了三重同心套管内的相变传热过程。相变材料填充在三重同心套管的夹层内,热流体和冷流体分别在套管外层和内层中流动。根据能量守衡,运用了一种简化数值模拟方法(称为温度热阻叠代法)计算分析了三重同心套管内凝固过程。搭建了实验台,实验验证了数值模拟结果,并得出冷流体的入口温度及流量对释热量的影响规律。