定形相变材料蓄热地板电采暖系统热性能

蓄热式电采暖系统可以利用夜间廉价电供热.建立了分析定形相变材料蓄热地板电采暖系统热性能的理论模型,通过与实验结果比较,验证了此模型和程序的正确性.藉此模型分析了系统各因素对其热性能的影响,及该类系统在不同气候地区的应用可行性和整个冬季的电加热控制方法.结果显示,在保证相变材料用量足够时,可通过改变相变温度和空气层厚度,设计或控制此系统热性能; 在不同热负荷建筑中,通过合理设计,此蓄热采暖系统可取得较好效果; 应用控制地板加热面积的方法,可使整个采暖季的室温基本保持在人的热舒适范围内.     

定形相变材料回填下的地埋管换热器实验

为研究定形相变材料(SSPCM)作为地埋管回填材料的传热特性,以30 W圆柱形发热棒作为线热源模拟地埋管换热器,用膨胀石墨吸附石蜡制成SSPCM,并将其和普通回填沙以3:7的质量比混合制备成混合回填材料,分析在夏季间歇运行工况下,SSPCM混合回填下的传热特性。结果表明,在短期实验运行模式下,相对普通沙回填,SSPCM混合回填材料形成的温度场优势明显,温度波动较小,管壁附近过余温度差异可达到10℃;距离发热中心距离越近,减缓温度场变化的效果越明显;在2种回填条件下,恢复后稳定温度以及恢复所需时间无显著差异;在多周期间歇运行工况时,回填区域内温度明显低于连续运行状况;若运行时间导致的温升超过相变材料潜热利用阶段,SSPCM无法发挥出相变储能的优势。该实验现象对SSPCM实际应用有一定参考价值。     

串级复合相变体系的贮能降温特性研究

对单级与串级复合相变体系的贮能降温特性进行了测试，结果表明，串级复合相变体系具有较好的隔热降温性能。中描述了相变体系的输出功率因数，并给出了其无因次关联式。     

定型相变热界面材料:低密度聚乙烯/石蜡/铝复合材料

热界面材料在电子器件热管理中起着至关重要的作用，可显著降低接触热阻。由于固–液接触面之间的接触热阻比固–固接触面小得多，但传统的固–液相变材料存在易泄漏问题。因此，本研究工作研制了一种导热增强的定型相变热界面材料。通过石蜡(PW)和低密度聚乙烯(LDPE)的熔融共混，提高了PW的稳定性，PW/LDPE复合材料的泄漏率仅为0.8%，添加15wt%的Al粉提高其导热系数67%。此外，系统地研究了Al粉的添加对PW/LDPE基体的内部结构、热性能和相变行为的影响。系列结果证实，形状稳定的PW/LDPE/Al热界面材料在电子器件热管理领域具有良好的应用潜力。     

石蜡/膨胀石墨复合相变材料的结构与热性能

以有机物石蜡为相变材料、膨胀石墨为支撑结构，利用膨胀石墨的多孔吸附特性，制备出了石蜡含量分别为50％（质量分数，下同），60％，70％和80％的石蜡／膨胀石墨复合相变储热材料．采用扫描电镜（SEM）和差示扫描量热分析（DSC）对复合相变储热材料的结构和热性能进行了表征．结果表明：膨胀石墨吸附石蜡后仍然保持了原来疏松多孔的蠕虫状形态，石蜡被膨胀石墨微孔所吸附；复合相变储热材料的相变温度与石蜡相似，其相变潜热与基于复合材料中石蜡含量的潜热计算值相当．储（放）热性能测试结果表明，含80％石蜡的复合相变储热材料其储热时间比石蜡减少69．7％，放热时间减少80．2％．     

相变贮热材料及其在太空中的应用

相变贮热材料是绿色材料,种类达4300多种,具有清洁和节能等优点。系统地介绍了相变贮热材料分类及其特点,讨论了相变贮热材料在太阳能热动力发电、航天器仪器仪表的恒温控制、舱外航天服方面的应用。     

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。     

Na2WO4固—固相变贮热性能的测定

利用DTA-TG热分析技术研究了无机塑晶材料Na2WO4的热性能。实验数据表明,Na2WO4的固-固相变焓总和为164.1J/g,是一种有前途的固-固相变贮能材料。固-固相变的机理是随着温度的升高,Na2WO4晶体的晶格发生畸变,晶型由低对称的晶系向高对称的晶系转变,同时引入振动和转动无序,从而吸收热量。     

MA-SA/蒙脱土复合相变贮能材料的制备

用DSC法研究了豆蔻酸(MA)和硬脂酸(SA)二元混合物的热性能,确定了MA-SA二元低共熔物的组成为67.00:33.00,相变温度为43.13℃;在此基础上,研究了MA-SA二元低共熔物/蒙脱土复合贮能材料的制备方法,并用XRD、IR和DSC等方法对复合材料的结构和性能进行了表征与测试。研究结果表明:MA-SA被有效地包封在蒙脱土层间,制得复合材料的相变温度为41.86℃,相变焓为130.32J/g,贮能性能满足调温纺织品的要求。     

相变蓄冷材料的选择与相变潜热的测定

从物质的热物性、化学性质、相变动力学和经济性四个方面详细阐述了理想相变蓄冷材料的选择依据.建立了简便、实用测量固液相变潜热的装置,同时利用该装置测量出豆蔻酸、羊蜡酸等物料的热力学参数.通过测量,可选择出接近于理想的蓄冷物质,为小型制冷装置提供可靠、经济的冷源.     

主动式相变储热装置蓄/放热特性实验

针对一种主动式热电热泵相变蓄热装置,在不同工作电压和不同热源温度下测试其蓄热和放热性能。实验结果表明,在不同工作电压和不同热源温度时,该装置的蓄/放热时间以及蓄/放热效率有很大差异。在工作电压较高,余热热源温度较高的情况下,该装置蓄热所需时间较短;此时继续增加工作电压会导致半导体芯片冷热端温差变大而降低该装置的制热系数。对比被动式相变蓄热装置,该装置最大的优越性在于工作电压的可调性,在合理的范围内调整工作电压大小,可以保证其较高的蓄/放热性能,同时克服了被动式相变蓄热装置在低温余热回收过程中无法改善热能供需双方在时间、地点和强度上不匹配性的缺点。     

典型航空电缆的热解动力学研究

以十四烷作为基液,纳米颗粒Al₂O₃、CuO、MgO和多壁碳纳米管(MWCNT)为添加剂,分别制备质量分数为1%、2%、3%、4%和5%的十四烷纳米复合相变材料,并对其进行形貌结构表征和热物理性质研究。结果表明：纳米颗粒的加入使相变温度变化不大,潜热值降低了0.66%~14.43%;热导率明显提升,并且随着纳米颗粒质量分数的增加而增加;纳米复合相变材料在50 ℃以上才会出现分解,高于应用范围;与纯十四烷相比,纳米复合相变材料的相变时间明显缩短。最佳纳米颗粒为MWCNT,最佳质量分数3%,热导率0.189 7 W/(m·K),潜热值199.7 J/g,可作为一种潜在的相变蓄冷材料。

     

基于快速热响应相变材料的电子器件散热技术

以石蜡为相变材料,利用膨胀石墨的高导热系数和多孔吸附特性,制备出高导热系数的快速热响应复合相变材料,其导热系数可达4.676 W/(m.K).将该材料应用于电子器件散热装置,在不同的发热功率条件下,储热材料散热实验系统的表观传热系数是传统散热系统的1.36～2.98倍,其散热效果明显优于传统散热系统,可有效提高电子元器件抗高负荷热冲击的能力,保证电子电器设备运行的可靠性和稳定性.     

高温固液相变贮能装置的传热分析

利用焓法建立了贮能装置的传热数学模型,利用控制容积法对控制方程进行离散,区域离散采用内节点法,并采用完全显示格式对代数方程进行求解．最后分析了计算结果,指明了下一步工作方向．     

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。     

高温相变容器的传热分析

吸热 /蓄热器是空间太阳能热动力发电系统的一个关键部件 ,其中的高温蓄热容器的传热性能会直接影响到整个系统的性能。本文利用焓法建立了吸热 /蓄热器中高温相变容器的传热数学模型 ,分析了计算结果