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.     

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．     

相变防护服的数值研究

利用简化传热模型，以皮肤表面温度为参考，研究了相变防护服在0℃海水及火场两种极端条件下的防护性能与相变材料的潜热、熔点及厚度的关系．研究发现相变防护服在极端温度条件下具有良好的防护性能，可大大延长相关人员的作业时间；所选相变材料的熔点和潜热对相变防护服的性能有重要影响，潜热大且熔点高的相变材料的防护性能好；在重量允许的范围内相变防护服的性能随厚度的增加有明显提高．     

夏热冬冷地区相变石膏板相变特性的模拟

基于焓法数值模型,利用Fluent软件模拟定形相变石膏板(PCP)在不同保温位置及不同相变温度时传热的热流密度及内表面温度情况,分析适用于夏热冬冷地区PCP的参数、不同相变温度与放置位置对外墙的隔热性能的影响。结果表明:相变材料最适宜的相变温度为27℃,在此相变温度下,同一时刻的内、外侧位置的内表面最大温差为0.9℃;相变温度为27℃的墙体比普通墙体约节能27.6%,此时相变材料潜热利用率为38.7%。     

NaOH/KOH二元体系蓄热性能的研究

对NaOH/KON二元体系蓄热性能进行了实验研究，分析 相变材料（PCM）的熔解和凝固等现象，获得了二元体系组成对相变点的影响曲线图，计算了PCM的固－固相变潜热和分别处于液相，混相和固相状态时的导热系数。实验表明，二元体系的相变包括固－液相变和固－固相变，这两倍分的相变潜热值较大；相变过程中会有空穴的产生和不凝气体的存在；NaOH/KOH二元体系导热系数的实验值小于理论值，这在实际工作中应加以考虑。     

脂肪酸二元体系固-液相变热性质的研究

用 DSC和变温红外光谱技术研究了月桂酸、棕榈酸、硬脂酸及其二元体系的固 -液相变 .在固 -液相变温度范围内的红外光谱移动表明脂肪酸的固 -液相变与分子内的氢键有关 .其二元体系的固 -液相变温度为 ( 32 .84± 0 .71 )℃ ,转变热为 1 4 6.5～ 1 95.1 J/ g.     

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.     

大功率T/R组件相变温控平板热管的散热特性实验研究

为保证大功率相控阵天线T/R组件的长时间稳定工作，提出了一种相变储能平板热管的热控设计方案，该系统中的相变材料和平板热管分别发挥储热和热扩散的作用。实验对比了铝制平板热管和铝合金板的热扩散性能，以及它们分别和相变材料结合后的热控性能。实验结果表明，铝制平板热管的传热性能优于铝合金，在40 W时其冷凝端的最大温差为3.2℃,且等效热阻可维持在0.35 K/W以下；当热源置于侧边时，相比置于中间位置时的蒸汽扩散和液体回流路径较长，平板热管的热扩散性能下降；同时，与使用铝合金作为储热容器底部基板时的局部过热现象相比，采用相变储能平板热管的热控设计，可以将热源的热量进行均匀扩散，降低热流密度，从而表现出更好的温度均匀性，再通过相变储能的方式吸收热量，可以保证天线产品持续工作90 min时的结点温度控制在70℃。对于高纵横比的槽道式平板热管，需要进一步改良槽道的毛细结构，降低蒸汽扩散和液体回流路径的差异对热扩散性能的影响。     

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。     

膜状冷凝初期过程的分子动力学模拟研究

采用分子动力学模拟方法,对氩蒸气在铂金属表面发生的膜状冷凝过程进行了研究.为保证冷凝过程在相对较长时间范围内持续稳定进行,提出了一种改进的气态分子补充方法.通过逐时对系统内局部温度及密度进行统计,获得了不同时刻的参数分布.结果显示:在模拟时间范围内,液膜厚度近似线性增加,壁面附近液相分子受固壁势能作用而呈现出密度振荡的"液体层状化"分布;液膜内产生温度梯度,固液界面处温度跳跃现象明显.考察了气体温度以及壁面润湿性变化产生的影响,结果表明:随着气体温度的升高,温度梯度以及温度跳跃均增大;液相密度略有下降,液体内层状区域的密度振荡范围略有减小,气液界面厚度增加;质量流率以及液膜厚度增长速率也都增大,反映出更大的气固温差加快了冷凝过程的进行,这一点与宏观规律一致.随着润湿性增强,液膜厚度增长加快,液体层状区内的密度振荡范围增加,液膜内温度梯度增大,温度跳跃大幅减小,冷凝过程得到显著强化.显然,近壁面区内的热传导对整个冷凝过程进行的速度具有重要影响.     

各向异性影响非等温凝固过程的相场法模拟

采用相场法,模拟Ni-Cu二元合金非等温凝固时各向异性系数对晶体生长行为的影响.结果表明,各向异性系数越大,二次枝晶越发达,枝晶生长速度越快.潜热的释放,致使固相区温度比液相的高,而且在二次枝晶生长速度最快的固/液界面处的温度最高.固/液界面温度的升高,使过冷度降低,晶体的生长受到抑制,生长速度出现波动.     

热处理对NiAlMn高温形状记忆合金相变行为的影响

研究了热处理和热循环Ni－Al－30Mn高温形状记忆合金相变行为的影响。结果表明：（1）在600－1100℃固溶淬火时，随固溶温度升高，该合金的马氏体相变温度升高；在1000℃固溶淬火后，马氏体相变开始温度和马氏体逆相变结束温度为分别为465℃和549℃，（2）在1000℃固溶处理处理和400℃时效处理后，该合金可获得良好的相变特性；热循环使相变行为的稳定性提高。（3）该合金的淬火组织由马氏体和γ相组成，其中马氏体的体积约占60％，马氏体的硬度高于γ相，时效处理后合金的相组成未变，硬度有所增加。     

石蜡和石墨复合相变材料的导热性能研究

石蜡作为相变材料的不足之处在于石蜡的导热系数低.为了改善石蜡的导热系数,实验利用导热系数较大的石墨和具有较高储热能力的石蜡制备出复合相变储能材料,分析了储热、放热过程中,石墨对石蜡传热特性及相变的影响.结果表明:石墨的掺入增加了复合材料的导热速率,减小了传热的波动性;复合材料的相变时间明显提前,固液相界面的移动加快,相变时间范围明显缩短,而相变温度区间基本不变.     

相变墙体柔性用能预冷策略优化与敏感性分析

建筑柔性用能对削减空调负荷的峰谷差具有重要意义。相变墙体采用预冷策略可以有效降低高峰负荷，然而预冷可能会增加总能耗。因此，有必要对其柔性用能和能耗特征进行综合研究分析。以长沙的办公建筑为例，建立相变墙体的传热模型并采用实验数据进行对比验证，在此基础上，研究不同预冷策略下相变墙体夏季的柔性潜力，并对影响柔性的相变参数进行敏感性分析。结果表明：当预冷温度为23℃,预冷时长为4 h时，相变墙体能在总能耗降低2.6%的情况下使高峰期的总冷负荷降低85.4%。另外，相变材料的相变温度对柔性的影响最大，其次是位置、密度、相变潜热、厚度、相变范围，而导热系数和比热容对柔性的影响很小。该研究可为相变墙体的应用提供参考。     

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     

泡沫金属/翅片填充管蓄热性能的实验研究

为了研究蓄热装置内填充复合相变材料后的蓄热性能,设计了一种填充通孔泡沫金属和环形翅片的圆柱形蓄热罐,搭建了固液相变储热实验系统,并基于此系统对其熔化过程进行了实验研究、记录了相变材料内的实时温度响应数据。研究结果表明,与泡沫金属管相比,泡沫金属/翅片管加速了石蜡的熔化过程,缩短了整体相变时间;在实验工况下,完全熔化时间减少16.7%;然而,翅片的加入会加速顶部石蜡的熔化,但会抑制底部石蜡的熔化,使得石蜡内部不同高度间的温差扩大、温度均匀性降低;此外,通过提高流量可以显著增强装置的蓄热响应速度,提高最终稳定温度。     

适用与蓄冷空调的二元相变蓄冷材料的测试与研究

研究了空调蓄冷技术对蓄冷相变材料各种性质的要求,提出了一种新型的二元相变低共熔蓄冷介质并进行了性能测试,该介质的凝固温度为4.8～5.3℃,固—液相变潜热为149kJ?kg,主要成分为辛酸和月桂酸构成的低共熔混合物,其特点是材料有良好的可重复使用性,潜热和显热蓄冷量大,是一种有发展前途的蓄冷介质。     

泡沫金属/翅片填充管蓄热性能的实验研究

为了研究蓄热装置内填充复合相变材料后的蓄热性能,设计了一种填充通孔泡沫金属和环形翅片的圆柱形蓄热罐,搭建了固液相变储热实验系统,并基于此系统对其熔化过程进行了实验研究、记录了相变材料内的实时温度响应数据。研究结果表明,与泡沫金属管相比,泡沫金属/翅片管加速了石蜡的熔化过程,缩短了整体相变时间;在实验工况下,完全熔化时间减少16.7%;然而,翅片的加入会加速顶部石蜡的熔化,但会抑制底部石蜡的熔化,使得石蜡内部不同高度间的温差扩大、温度均匀性降低;此外,通过提高流量可以显著增强装置的蓄热响应速度,提高最终稳定温度。     

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．