基于摄动法的相变材料熔点附近热导率测量方法

以Stefan半无限大理论为基础,建立柱坐标系下一维径向相变传热的数学模型;运用摄动法推导相变材料熔点处液相热导率与相界面移动规律之间的测量模型,基于此模型设计一套测量相变材料熔点附近热导率的测量系统。采用相变蓄热系统中常用的结晶水合盐——八水氢氧化钡作为实验对象,分别在热边界温度为356,361和366 K时进行实验,通过测量相界面的移动变化规律,计算得到相变材料的热导率。研究结果表明:在这3个热边界温度下,相变材料液相热导率测量平均值分别为0.673,0.658和0.651 W·m-1·K-1;采用该方法进行测量时,只需控制热源边界温度,无需测量热流密度,1次实验即可获得多组热导率,测量精度较高,具有较强实用性。     

聚乙二醇/二醋酸纤维素相变材料非等温固-固相变动力学

通过溶液共混的方法制得聚乙二醇(PEG)/二醋酸纤维素(CDA)的相变材料具有固-固相转变性质.分别对聚乙二醇及4种相变材料进行不同速率下的非等温DSC测试.采用Kissinger和Ozawa两种动力学模型研究了非等温固-固相变动力学.计算了固-固相变过程的活化能和反应级数.结果表明,两种方法求得的表观活化能Ea值一致.     

一种新型固-固相变储能材料的制备及其表征

从苯甲醛甘油缩醛出发,经聚乙二醇单甲醚端基改性,通过一系列反应合成了含有双羟基并带有MPEG相变单元的新型单体,并通过逐步聚合方法合成了一种新型固-固相变储能材料.通过红外、核磁、DSC表征了制备的新型相变材料的组成结构和相变行为.结果表明该相转变材料拥有较好的相转变特性.     

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.     

低温相变蓄冷材料热物性的高精度预测模型

针对实验法研究低温蓄冷材料性能耗时长、误差大、低温实验条件苛刻等问题,提出了基于SRK-UNIFAC方程计算液相逸度,采用虚拟路径参考态法求取固相逸度的热力学方法来模拟研究低温相变蓄冷材料.利用改进的方法预测复合低温固液相变材料的共晶点、共晶配比及熔化焓等热物性质,结果表明,新方法的准确度较高,与实验法的精度误差小.以液化天然气(LNG)冷能空分装置为例,通过建立的高精度模型预测相变材料热物性可有效地进行蓄冷装置的选材及应用.     

磁流变液相变研究

基于简单偶极子模型计算磁流变液体系的自由能，考虑了体系中粒子的渗透压，研究磁流变液的液固相变.结果发现当外加磁场超过一临界值时，体系发生由液相向固相的转变，同时温度变化也引起磁流变液的相变.     

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。     

长链脂肪酸体系固—液相变动力学参数的求解

用Kinssinger和Ozawa法处理长链脂肪酸体系固－液相变的DSC数据,估算出其相变反应的动力学参数,两种动力学计算结果均显示,长链脂肪酸固－液相变的表观活化能与（平均）分子量有关。     

三水合醋酸钠/膨胀石墨复合相变材料的制备及其储热性能

水合盐储能材料普遍存在热导率低、过冷度大及相分离问题.本文通过熔融共混制备了以三水合醋酸钠(SAT)为主体的复合相变材料(CPCM).采用膨胀石墨(EG)作为高导热添加物强化导热系数,同时作为成核剂改善其过冷度问题.采用黄原胶(XG)为增稠剂改善复合相变材料的相分离问题.研究了复合相变材料的导热性能、相变性能及热稳定性,并基于该复合相变材料(SAT/EG/XG)搭建了高储热密度的相变储热器,研究了该装置在85℃热源、20℃冷源下的储放热性能.结果表明:膨胀石墨的加入可明显增强热导率及消除过冷度.添加2%～4%(质量分数)膨胀石墨,复合相变材料热导率可达1.12～1.81 W/(m·K),为纯SAT热导率的2～3倍,且添加0.5%～1.2%(质量分数)黄原胶可明显抑制相分离.复合相变材料具有很好的热稳定性,50次循环后其熔化温度保持在58.0℃左右,凝固温度稳定在57.6℃左右,无明显过冷度,相变焓为250～255 kJ/kg.基于该复合相变材料的储热器的储热密度可达442.7 kJ/L,是传统水箱的1.7倍,储放热效率达96.4%,具有明显的储热优势.     

水体下煤炭开采渗流实验研究

水下煤矿开采在进行相似材料实验研究时都应进行固液两相模拟,但由于对两相实验材料的研究一直未取得突破性进展而未成功.在成功研制固液耦合实验材料的基础上制作了固液两相相似材料模拟模型,通过水体下煤矿开采渗流实验模拟,得出了水在工程破坏岩体中的渗流以及岩体在渗流场作用下的破坏规律,取得了保水开采的合理参数.实验所得的参数为现场开采实践所证实,这为水体下煤矿安全开采设计、矿区水资源保护、绿色矿区的实现提供了可靠的依据.     

求解两相蒸发和冷凝问题的气液相变模型

为了更精确简单地求解两相流中的蒸发和冷凝问题,基于FLUENT中的流体体积(VOF)方法提出了一种气液相变模型,该模型适应于两相中一相为非饱和相,即处于过热或过冷状态,另一相为饱和相,即处于饱和状态.该气液相变模型中:非饱和相导热系数和比热容为真实的物性参数;假设饱和相导热系数等于0,饱和相比热容等于非饱和相比热容;界面处相变率仅由非饱和相决定,最后,通过一维Stefan问题相界面位置的分析解和二维膜态沸腾气相体积比的精确解,验证了该相变模型的精确性和可行性.文中工作为该相变模型的推广应用奠定了基础.     

多次相变中固-固相变形核的相场法模拟

综合考虑晶界缺陷与溶质在晶界处富集对区域自由能的影响,建立多次相变中固-固相变的形核模型,采用该模型对Fe-C二元合金多次相变中固-固相变的形核过程进行模拟研究.结果表明:材料多次相变微观组织演化是一个连续的过程,后次相变受前次相变结果的影响;受到形核功和自由能的影响,铁素体晶粒优先在奥氏体的晶界处形核;不同形核位置的铁素体有不同的形态;新模型可以用于相场法研究材料多次相变中微观组织连续演化,能真实地再现多次相变中固-固相变的形核过程.     

盐析液固两相流场的PIV测量方法

利用粒子图像速度场仪(particle image velocimetry,以下简称PIV)测量离心泵叶轮内部伴有盐析的液固两相流场.用图像采集卡将CCD相机拍摄的流动图像实时地传输并存储到计算机中,采用自行开发的液固两相流图像处理及分析软件,先把粒子从背景中分离出来,然后通过算法,根据粒径的大小分离出固相和液相两相流的粒子.经过实际测量研究表明,该方法对硬件的依赖小,测量成本低,是一种测量输送含有盐析晶体的液固两相流动的有效方法.     

电流变体系中的相变

基于点偶极子模型, 用统计的方法计算电流变体系的自由能, 考虑体系中粒子的渗透压,研究其液- 固相变.理论研究结果表明:当外加电场强度大于一临界值 E_c 时, 渗透压变为负值,体系发生由液相向固相的转化.     

板式脉动热管内气液两相流流型演化及传热分析

基于VOF方法建立了板式脉动热管内气液两相流动和相变传热的三维非稳态数学模型,并进行了数值求解.研究了该型热管内气液两相流流型演化和相变传热特性,比较了不同加热功率条件下热管内的流型和温度分布.研究结果表明:该板式脉动热管在运行过程中出现的主要流型有泡状流、柱塞流、环状流;当加热功率为100和120 W时,启动工况下热...     

激光载荷相变材料热控装置力学性能及升温特性研究

针对登月航天器激光载荷热控要求设计了一种采用十八烷作为相变材料的热控装置,使用ANSYS有限元分析软件对该装置的壳体进行了耐压强度分析,并搭建了实验装置,对该热控装置在振动条件以及真空热条件下的力学特性进行了实验研究.结果表明,在实验范围内,相变材料热控装置的壳体不会发生塑性形变和泄露.同时对其升温特性进行了实验研究,分别探讨了不同加热功率以及重力对相变材料升温特性的影响,实验结果表明,相变材料固液共存阶段比单相阶段的升温速率慢、历时长且吸收的热量多,同时,相变材料在发生相变时引起的自然对流对换热的整体效果影响可以忽略.     

正辛酸-月桂酸纳米复合相变材料的蓄冷特性

针对有机相变材料导热性能差的缺点,以质量比为81∶19的正辛酸(OA)-月桂酸(LA)二元有机相变蓄冷材料为基液,分别添加不同浓度高热导率的羟基化多壁碳纳米管(MWCNT-OH)、Fe_2O_3、Al_2O_3、Cu以及分散剂SDBS,采用超声波振荡法制备纳米复合相变材料体系,从纳米粒子的种类和浓度来研究其对OA-LA蓄冷性能的影响.实验发现,随着纳米粒子质量浓度的增加,热导率先增大,而后逐渐趋于稳定.加入纳米粒子的复合材料最佳热导率大小依次为:0.1,g/LMWCNT-OH0.4,g/LFe2,O30.3,g/LAl_2O_30.3,g/LCu.OA+LA+0.1,g/L,MWCNTOH+0.2,g/L,SDBS表现出最佳蓄冷特性,其热导率提高了21.9%,,相变温度没有变化,相变潜热增加了2.9%,,相变蓄冷时间缩短了16.7%,,经过200次冻融循环测试后,仍保持适宜的相变温度和较高的相变潜热.因此,在果蔬冷链物流保鲜中有良好的应用前景.     

一种新型的固-固相转变材料的合成、表征及性能研究

通过聚乙二醇端基改性,合成了一种新形的聚乙二醇功能化合物.其组成结构通过红外、核磁进行了表征.利用合成的新形聚乙二醇功能化合物与三价铕离子的配位作用,获得了一种新形的Eu-PEG聚合物基周-固相转变材料.该种固-固相转变材料的组成结构和相变特性通过红外光谱和DSC曲线进行了表征.结果显示该种固固相转变材料拥有较好的相转变特性.     

热-流-固耦合非饱和渗流的物理描述和数学模型

研究了热-流-固耦合非饱和渗流的物理和数学模型.其中非饱和渗流部分考虑到水的蒸发-凝结这种相变过程,这是气液两相渗流.液相中含有溶解的空气,气相中含有空气和水蒸气,蒸汽在空气中作扩散运动.基于线化的湿-热弹性理论,建立了热-流-固耦合的本构方程、水和气体的渗流微分方程,以及能量方程.该完整的方程组可很容易推广到热-流-固耦合油-气-水多相渗流情形.     

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.