基于毛细管网的相变蓄热模块实验研究

目的为提高冬季农村居民的室内舒适度,改善农居室内局部热环境,降低能耗,减少污染,提出一种新的将相变材料和毛细管网型末端相结合的相变蓄热模块供暖系统.方法根据供水温度和相变材料的填充量的不同组合设计了不同工况,并搭建了对比测试实验平台,对模块蓄放热时间及模块表面温度进行测试和分析.结果相变蓄热模块系统在填充4 kg相变材料、供水温度为50℃时蓄热时间最短,为80 min;在填充5 kg相变材料、供水温度为40℃时的蓄热时间最长,为160 min;在填充5 kg相变材料,供水温度为50℃时的蓄热时间为100 min;在填充4 kg相变材料,供水温度为40℃时的蓄热时间为120 min;填充4 kg和5 kg相变材料的模块系统表面温度保持在25℃以上的持续放热时间分别为8 h和10 h.结论相变蓄热模块供暖系统可联合火炕以及太阳能热水系统、户用小型锅炉等多种低温热源;基于毛细管网的相变蓄热模块能较好的满足用户对模块放热时间的要求,可以有效改善室内局部热环境.     

严寒地区冬季大棚保温对曝气池工作温度的影响

 针对严寒地区气温低、污水厂曝气池工作温度低的问题, 利用仿真模拟分析大棚内空气温度分布及流动特性, 对严寒地区冬季低温条件下污水厂利用大棚保温技术进行研究。结果表明:在冬季室外温度-22℃条件下, 通过外扣大棚对曝气池保温, 棚内空气平均温度达到4.0℃左右, 曝气池出口水温达到11.2℃左右;曝气池外棚保温膜材料以PO 材料保温效果最优, PVC 材料最不可取, PE 和EVA 材料居中;曝气池选用2.5 m 棚拱高度的外扣大棚保温效果较好;双层保温膜保温效果优于单层保温膜。     

相变蓄热型Trombe墙冬季供热性能的测试分析

提出相变蓄热型Trombe墙应用于寒冷地区气候条件下的冬季辅助供热系统,对其供热性能开展了实验测试研究。建立设置相变蓄热型Trombe墙的实验系统,对其冬季室内空气温度、室外气象参数、集热板表面温度、空气通道温度及风速进行了测试。详细分析了通风量和供热量。实验测试结果表明:相变蓄热型Trombe墙具有良好的蓄热和辅助供热特性;通过相变材料的蓄热和放热,可以有效延长空气通道的通风时间,进而实现延续供热。测试条件下,内部上风口和内部下风口可在2 h关闭,在日出后1～2 h开启时,效果较好;在全天候可累计提供日所需供热量的28. 9%,具有较好的供热效果。     

高温余热回收用熔融盐/多孔镍基复合相变蓄热材料

提出了一种由多孔镍基熔浸熔融盐制备而成的新型复合相变蓄热材料,重点研究了该材料的制备.并采用X-射线衍射分析、扫描电镜和差热差重分析,研究了复合蓄热材料的性能和结构.结果表明:最佳的复合时间2～3 h;最佳的复合温度为高于熔点50～100 ℃.     

热风式相变蓄热建筑热特性研究

文中设计、加工了一种热风式相变蓄热板,布置在建筑墙体内侧,应用于建筑采暖系统中。实验测试和分析了基于相变蓄热板的模型房间换热特性,在TRNSYS软件中搭建相变蓄热房间的动态热模型,模拟得到相变蓄热房间热特性的变化规律。结果表明,安装有相变蓄热系统的房间平均温度高出普通房间4~5 ℃,说明该相变蓄热系统可以提高房间温度,改善房间的热舒适性,建立的相变蓄热系统动态热特性模型能较好地预测温度变化过程,为太阳能热风式相变蓄热建筑设计提供了参考。     

高温套管式熔融盐相变蓄热器蓄热性能实验研究

为揭示高温熔融盐相变蓄热器的蓄放热特性,并进一步提高其蓄热性能,搭建了高温梯级熔融盐相变蓄热实验台(最高蓄热温度可达800℃),对高温套管式熔融盐相变蓄热器开展了蓄/放热性能实验研究。首先选择蓄热性能优良的二元碳酸盐作为高温相变蓄热材料,测试了其热物性;其次实验研究了高温套管式熔融盐相变蓄热器的总蓄/放热时间、平均蓄/放热速率以及蓄热效率等蓄/放热性能。结果显示:相变蓄热材料的熔化过程存在着非均匀性;在放热过程中,位于不同位置的相变蓄热材料存在着不同程度的过冷现象。最后,实验研究了在熔融盐侧添加环形肋片对高温熔融盐相变蓄热器的蓄/放热性能的强化效果,以及空气温度、质量流量等运行参数分别对光管和肋片管相变蓄热器总蓄/放热量、平均蓄/放热速率以及蓄热效率的影响。结果显示,在添加肋片后,相变蓄热材料温度分布更加均匀,蓄热过程结束时相变蓄热材料的最大温差由51.1℃下降到43.2℃,下降了15.4%,高温相变蓄热器的平均蓄热速率与平均放热速率分别增加了6.8%和9.1%。实验结果可为后续高温梯级熔融盐相变蓄热器的性能研究以及实际应用提供参考。     

新型环氧树脂复合相变材料对沥青混合料调温性能影响

为解决相变材料用于沥青混合料热稳定性与力学性能不足的问题,采用环氧树脂与十五烷定形封装相变材料制备新型环氧树脂复合相变材料,并采用等体积替换法将其用于沥青混合料中。采用差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TG)与导热系数仪进行环氧树脂复合相变材料相变与热物特性测试分析;通过相变沥青混合料温度调控试验分析其调温性能与效果,并对相变沥青混合料路用性能进行验证。研究结果表明：环氧树脂复合相变材料相变焓值可达60 J/g以上,在180℃以内几乎不发生热损失,储热密度高、热稳定性良好;相变区间内表观比热容显著增大,升、降温过程中最大值分别为10.9和6.7 J/(g·℃);相变材料掺量(质量分数)越大温度调控效果越好;调温性能与混合料位置相关,相变沥青混合料最大调温温差和最大温度变化速率降低值随深度增大而增大;各掺量下相变沥青混合料均具有显著的调温效果,掺量小于4%时相变沥青混合料均可满足路用性能要求。     

福清市冬春季温室大棚小气候变化规律研究

利用福清市绿丰农业发展有限公司温室大棚基地2016年1~5月大棚内外逐小时的温度、湿度资料和大棚外逐日的降水、日照资料,分析了温室大棚春、冬两季晴天、多云、阴天、阴雨天四种天气类型下棚内外温度、湿度的日变化规律和棚内外温湿度定量关系。结果表明,(1)春、冬两季不同天气类型下,棚内平均温度全天基本高于棚外,棚内气温日变化幅度大于棚外,棚内最低气温出现在6时左右,最高气温出现在14时前后;棚内湿度全天总体大于棚外,夜间大于白天,14时前后达到最小,湿度差中午前后相对较大。(2)春、冬两季棚内平均温度总体高于或接近棚外,4~5月棚内最低温度低于棚外。春季棚内外各天气型的平均温度和最高温度差值均以3月最大,两季棚内外最高温度差值和冬季平均温度差值基本按照晴天、多云、阴天、阴雨天的顺序依次降低,各天气类型下棚内外最低温度相差较小。(3)春、冬两季棚内平均相对湿度总体高于棚外,4~5月棚内最低湿度多低于棚外。春季各天气类型的平均湿度差值和阴天的最低湿度差值以3月为最大,冬季2月平均相对湿度、最低湿度的棚内外差值除阴雨天不超过5%以外,其余天气类型差值基本都在10%以上。     

高温余热回收用熔融盐／多孔镍基复合相变蓄热材料

提出了一种由多孔镍基熔浸熔融盐制备而成的新型复合相变蓄热材料，重点研究了该材料的制备。并采用X-射线衍射分析、扫描电镜和差热差重分析，研究了复合蓄热材料的性能和结构。结果表明：最佳的复合时间2～3h；最佳的复合温度为高于熔点50～100℃。     

复合相变蓄热涂层的蓄放热调温特性

相变材料（PCM）与建筑围护结构相结合，可以有效利用间歇性可再生能源不均匀分布的特点，在温度变化较小的情况下吸收大量的热量，减小室温的波动。本文将微胶囊相变材料加入到腻子粉中制备复合相变涂料，利用扫描电子显微镜（SEM）、差示扫描量热仪（DSC）和热重分析仪（TG）对其微观形貌、相变特性和热稳定性进行表征。将复合相变涂料应用于水泥板内表面，研究微胶囊相变材料(MPCM)含量对复合相变涂层蓄热调温性能的影响。结果表明：复合相变涂层的温度变化速率比普通涂层慢，随着微胶囊相变材料含量的增加，复合相变涂层与普通涂层的表面温差呈递增趋势。复合相变涂层能明显降低峰值温度和温度的波动范围，起到调节室温的作用。微胶囊相变材料含量从0％增加到30％，复合相变涂层与普通涂层的温差逐渐增大，最大为3.2 ℃。与普通涂层相比，随着微胶囊相变材料含量的增加，复合相变涂层室内温度保持24～28 ℃的时间逐渐增加，微胶囊相变材料含量为30％的复合相变涂层室内温度保持24～28 ℃的时间比普通涂层延长23.5 min。     

散热器供暖相变蓄热材料的性能实验

针对相变蓄热应用于散热器供暖存在的问题,开展以石蜡为相变蓄热基体,以膨胀石墨为强化传热载体的复合相变蓄热材料性能的实验研究.制备石蜡/膨胀石墨复合相变材料时,以相变温度64℃的石蜡为基体,加入膨胀石墨强化传热性能.实验研究表明:质量分数为3.0%的50目膨胀石墨蠕虫可以有效提高材料热导率;在相变蓄热水箱中,加入质量分数为3.0%的50目膨胀石墨蠕虫后,相变材料蓄放热时间缩短了50%;质量分数为3.0%的50目膨胀石墨试样的相变潜热值为203.1 J·g~(-1).     

太阳能相变炕影响因素分析及热工性能模拟

本文设计了一种太阳能热水供热与相变蓄热组合的热炕供热系统,为提高蓄热炕的热响应,配置了高导热复合相变材料,利用数值模拟对炕体单元进行三维非稳态瞬态传热模拟。通过控制变量法,对太阳能相变蓄热炕的相变材料导热系数、相变温度、相变潜热等炕体热工特性影响因素进行模拟分析,得出:相变材料导热系数、供水温度、相变潜热对相变炕的热响应时间影响显著,且相变潜热决定放热时长,相变温度、相变温度范围对相变炕的垫面温度有明显影响。最后,以十二水磷酸氢二钠复合相变材料作为炕体的蓄热材料,对炕体进行蓄放热模拟设计,发现垫面温度昼间可达到17.1 ℃,夜间可达到30.3 ℃,可以很好地满足居民的热舒适要求。     

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．     

浅谈道路自调温融冰雪相变技术应用与研究

沥青路面以良好的平整度、舒适性和低噪音等优势被广泛应用于公路和城市道路,但沥青路面与温度有关的高温车辙、低温开裂等病害仍明显影响着沥青路面的使用性能与使用寿命,同时冬季雨雪天气造成的路面结冰等形成安全隐患、影响过往车辆正常通行。本文主要以道路自调温融冰雪相变技术的实际应用为例,阐述相变材料调温机理,分析在不同温度下的相变调温,分析了相变材料下路面性能指标。     

一种双滚筒相变暖气片的供暖装置及干衣房

随着太阳能供热技术的发展,太阳能热水器系统中蓄热技术的研究也得到了越来越多的关注;太阳能热水器与相变蓄热材料耦合应用可有效提高太阳能热水器供暖系统的效能,促进能源的优化配置.该文首先概述了相变蓄热材料的分类,介绍相变蓄热材料的机理及特点,其次简述了相变材料的应用和选择,同时介绍了太阳能资源的利用潜力,提出了相变超导液暖气片滚筒的制作方案及其与太阳能集热水箱供暖系统的连接方式.并对相变材料超导液供暖系统的辐射散热装置与现有水暖散热器对比分析,实验表明装有超导液的相变暖气片滚筒,一方面不需要过高的热介质为热媒,启动温度低,只需要40 ℃即可开始传温,而水的强传递就必须或达到80 ℃以上,水升温很慢,传递也慢.     

颗粒型固-固相变材料堆积床蓄热与放热实验

对季戊四醇的固体颗粒堆积床相变蓄热和放热特性进行了实验研究.实验结果表明:在开始加热时,空气进口段堆积床的温度上升比较快,随着蓄热的进行,温度升高减慢;当季戊四醇的温度达到相变温度时,出口温度基本保持不变.当开始放热时,堆积床进口处蓄热材料的温度下降较剧烈,后段温度下降很缓慢.随着时间的增加,蓄热床内各点的温度均下降,并出现中段温度高、两侧温度低的现象.在实验中观察到明显的升华现象.     

原位反应烧结制备熔盐/尖晶石复合高温相变储能材料的研究

以电熔镁砂和白刚玉为镁铝尖晶石陶瓷基体原料,以氯化钾、氟化钾复合盐为相变材料,用原位反应烧结法制备熔盐/尖晶石复合高温相变储能材料,研究烧结温度、熔盐含量对熔盐/尖晶石相变储能材料性能的影响.采用XRD和SEM对材料进行表征,通过DSC分析测定材料相变潜热,结果表明,烧结温度为1 000 ℃和熔盐含量为40%时,所制备的储能材料的相变潜热为70.98 kJ/kg,蓄热密度为240 kJ/kg(ΔT=100 ℃),储热性能较好.     

控温热箱法相变墙体传热性能实验研究

以填有相变材料的空心砌块所砌成的相变南外墙为研究对象,利用控温热箱装置研究其传热性能。研究表明:相变墙体的热惰性强于普通墙体,相变墙体对温度和热流的衰减与外界温度波幅的大小和平均温度有关,当外界温度波幅越大、外界平均温度与相变材料平均温度越接近,相变墙体对温度和热流的衰减和延迟效果越明显。所以相变墙体适合用于昼夜温差较大的地区,当相变温度与外界日平均温度相当则节能效果较好。     

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。     

相变蓄能建筑墙体研究进展

对相变材料在墙体中的封装方式(直接混合、宏观封装、微观封装和定形相变材料封装)、相变材料的种类和物性等方面的研究进行了归纳总结.从实验和模拟2个方面,对相变材料位于墙体表面和墙体内部影响室内环境和建筑能耗的研究进行了综述和评价.分析表明,微观封装和定形相变材料的封装效果较好;墙体用相变材料的相变温度一般在20~30℃范围内;相变材料层在墙体中的安装位置可分为墙体表面和墙体内部2种,但相变材料层在墙体内的最优位置并不固定,受相变材料物性、墙体材料以及室内外环境工况的影响.通过相变材料与墙体合理高效的结合,可充分发挥相变材料的高蓄热特性,提高墙体的热性能,达到调节室内环境温度、降低建筑能耗的目的.