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。     

平板蓄冷单体内凝固传热特性理论研究

建立了描述相变蓄冷材料在平板蓄冷单体内凝固过程数理模型,发展了求解相变界面变化规律的热阻法,该方法是利用一阶精度解获得二阶、甚至更高阶精度的解．并利用计算结果, 分析了斯蒂芬（ Ｓｔｅ） 数对相变凝固厚度及相变凝固速率的影响     

冷藏车用新型相变蓄冷材料的研究

阐述了蓄冷板冷藏车技术的研究现状,对比分析了结晶水合盐蓄冷与有机物蓄冷的优缺点.针对蓄冷板冷藏车对相变蓄冷材料的要求,提出了一种A级冷藏车用的新型相变蓄冷材料,进行了相变温度测试,结果表明该介质的相变温度为-6.9℃,是一种适用蓄冷板冷藏车蓄能介质.     

空调用相变材料蓄冷凝固过程的数值模拟研究

用FLUENT软件对一种空调用相变材料蓄冷球凝固过程进行了数值模拟研究,得到了凝固过程中蓄冷球内温度场的分布及相界面的移动规律,将计算结果与试验结果进行了对比验证,证明了数值模拟结果的有效性,为进一步优化蓄冷系统提供理论方法及依据.     

适用于空调蓄冷的新型相变蓄冷介质的研究

研究了空调蓄冷技术对高温相变蓄冷材料各种性质的要求，提出了一种蓄冷空调用的新型高温相变蓄冷介质，并且进行了性能测试．结果表明：该介质的相变温度为7.5～8℃，熔解热为173.2kJ/kg，是一种有发展前途的高效蓄冷介质。     

梯级相变蓄冷换热器的性能分析及优化

为了提高相变蓄冷装置的换热性能以及蓄存的冷量品位,设计了一种梯级相变蓄冷换热器.基于焓法对该换热器建立数学模型,通过实验验证了该模型的可行性,并且对其换热过程进行了模拟仿真.根据其换热特性,以蓄冷时间及冷量效率为指标,对该换热器进行了优化分析.结果表明,在7℃进水,平均流速为1mm/s工况下,相变温度为12.3、13.0和13.3℃的3种相变材料按照1∶1∶1的组分比排列时,该换热器性能最佳.其效率为72.2%,蓄冷完成时间为160.4min;与相变温度为13.0℃的单一相变蓄冷器相比,效率和蓄冷速率分别提高了1.2%和1.7%.     

高温供冷相变蓄冷材料的制备及蓄冷性能

对高温供冷用相变蓄冷材料进行配制,并对其热物性及蓄\释冷性能进行分析.分析测试了癸酸 月桂酸二元体系的低共熔点,以及不同种类添加剂的摩尔分数对体系相变特性的影响.建立蓄冷球模型,对蓄\释冷过程中材料温度、蓄\释冷量、蓄\释冷速率的变化规律进行分析;使用自制相变材料灌装蓄冷球,进行蓄冷、释冷性能实验.结果表明：以摩尔比例70∶30的癸酸、月桂酸混合物为基液,摩尔分数0.08的油酸为添加剂,制备出蓄冷材料的相变温度约15 ℃,相变潜热为114.1 kJ/kg,蓄冷球蓄冷、释冷过程稳定,单球蓄冷总量为17.67 kJ,能够满足高温供冷空调系统的蓄冷需求.
     

空调用纳米复合相变蓄冷材料导热性能的研究

对比分析了水蓄冷、冰蓄冷、共晶盐蓄冷及气体水合物蓄冷技术的优缺点,提出在常规空调中采用纳米复合材料相变蓄冷技术,针对目前空调用有机相变蓄冷材料普遍存在导热系数低、传热性能差的缺点,采用在其中添加纳米颗粒来改善介质的导热性能,对其导热性能进行了实验研究.结果表明：加入纳米TiO2颗粒后,有效地提高了有机相变蓄冷材料的导热系数.     

纳米TiO2 /石蜡复合乳状液相变材料的 制备与传热性能

蓄冷空调性能及制冷系数与相变材料密切相关.将石蜡复合乳状液作为分散介质,以纳米TiO_2粒子作为导热载体,采用低能乳化工艺微乳液转相法,制备出纳米TiO_2/石蜡复合乳状液相变材料,并对其分散稳定性、导热系数和蓄-放热循环稳定性进行了分析.研究结果表明:纳米TiO_2/石蜡复合乳状液相变材料的导热系数相对于纯石蜡乳状液的导热系数有明显提高,当纳米TiO_2粒子质量分数为0.15%时,纳米TiO_2/石蜡复合乳状液相变材料的导热系数比纯石蜡乳状液的导热系数提高了117.95%;TiO_2/石蜡乳状液固-液相变热循环过程中并无明显温度平台,而且其蓄-放热循环稳定性很好.该纳米TiO_2/石蜡复合乳状液相变材料有望应用于蓄冷空调,以提高蓄冷空调性能及制冷系数.     

共晶盐低温蓄冷材料的实验

根据热力学原理筛选了适合工业低温相变蓄冷的共晶盐,并对其中的两种共晶盐进行了凝固和融解实验,通过实验分析了共晶盐的凝固点、融点、过冷度、相变过程中是否有相分层及热稳定性等热学性能.测试结果表明:这两种共晶盐都有望成为比较合适的低温蓄冷材料.     

PCM部分与全蓄冷空调系统的经济技术分析

对蓄冷材料为高温相变材料的部分与全蓄冷空调系统方案提出了经济技术分析的模型，并根据该模型对中国科技大学专家楼的蓄冷空调方案进行了计算．结果表明，部分蓄冷空调方案目前优于全蓄冷方案．该分析方法也适用于冰水蓄冷系统．     

相变材料对家用水箱性能的影响及相变层厚度优化

基于相变蓄热水箱的发展现状,结合家用生活热水系统相关设计规范及标准,对相变水箱的结构进行了设计,并采用有限元软件对相变水箱的性能进行了模拟研究.首先建立了相变水箱的数值计算模型并利用实验数据验证模型的准确性;在此基础上,通过蓄放热阶段水温响应特性、相变材料温度及液相比等参数,对相变水箱的蓄放热特性进行了研究;另外,比较分析了不同相变层厚度参数对相变水箱蓄放热过程的影响,并对相变材料的用量进行了优化.结果表明,对于家用水箱,增设相变材料层可以延长水箱蓄热过程;在水箱放热过程中,放热时间随着相变层厚度的增加呈现先延长后缩短的变化趋势;与其他相变厚度的模拟工况相比,相变层厚度为30 mm时,水箱的释热性能最佳,放热时间较普通水箱增加10％左右,且维持水温处于较高温度的时间有所延长.可见相变材料的蓄放热特性直接影响着家用水箱的性能,寻求相变材料的最优用量可为相变水箱的设计及实际应用提供参考.     

相变蓄热球体堆积床传热模型及热性能分析

为提高普适性和预测性,建立了相变蓄热球体堆积床热性能的传热模型,可以对系统多种热性能参数进行计算分析。经验证明模型结果与实验结果较吻合。表明该模型对相变蓄热球体堆积床的结构设计、性能模拟及运行管理可提供理论指导。     

螺旋管式相变蓄热过程的数值模拟与系统优化

对地源热泵供热系统中,利用低谷电蓄能的相变蓄能装置进行研究,以提高供热系统的经济性．在研究中对相变材料蓄热装置结构进行改进,提高了相变材料蓄热能效．利用相变材料能量守恒原理,确定合理的边界条件,对蓄热工况的传热过程进行了三维数值模拟优化．模拟结果显示,当蓄热初始条件相同时,不同装置结构中相变材料发生相变的程度会不同,出现死区的面积也不同;结合相变材料传热特性和过程,通过改进装置结构,采用螺旋管中间连通直管段的圆柱体蓄热装置,改善了蓄热效果,解决了相变材料熔化过程存在死区的问题,相变材料熔化率由原来的72％提高到93％,蓄热总量有了明显提高．同时还对采用低谷电蓄热、高峰用能放热的经济性进行了分析．结果表明采用相变材料蓄热可充分利用谷电,节约运行成本,具有良好的经济性．     

相变蓄冷技术在食品冷藏保鲜运输中的应用

相变蓄冷技术在食品的冷藏保鲜运输有着广泛的应用,对食品的新鲜度保持有着重要作用,但仍需积极待探索与推广其在食品冷藏保鲜运输中的应用。首先对相变蓄冷材料进行了分析研究,然后对蓄冷板冷藏车和蓄冷运输箱等采用相变蓄冷技术的食品冷藏保鲜运输设备进行了论述,最后对基于相变蓄冷技术的食品冷藏保鲜运输服务的发展趋势进行了分析。随着相变蓄冷技术和冷藏保鲜运输设备的深入发展必将推进中国食品冷藏保鲜运输的快速发展。     

SDS促进剂对甲烷水合物蓄冷量的影响

甲烷水合物蓄冷量的确定是甲烷水合物蓄冷降温技术实现工业化的关键。为探究SDS对甲烷水合物蓄冷量的影响,根据Clausius-Clapeyron方程及三参数对应态原理,建立甲烷水合物蓄冷量的计算模型。利用可视化水合物蓄冷实验系统,结合定温压力搜索法测定四组不同SDS浓度体系下甲烷水合物的相平衡条件。依据实验数据和该模型计算得到不同体系、不同相平衡参数下甲烷水合物的蓄冷量。结果表明:甲烷水合物具有较高的蓄冷密度,蓄冷量达40~60 kJ/mol;甲烷水合物的蓄冷量不但与相平衡条件有关,还与SDS的添加浓度有关。相平衡温度越高、SDS添加浓度越高,甲烷气体生成水合物时蓄冷量越低。该研究为甲烷水合物蓄冷降温系统的研制提供了参考。     

二元相变材料蓄冷球蓄冷过程的研究

采用摄动分析方法，对一种新型二元相变低共溶蓄冷介质的蓄冷球的蓄冷过程进行了模拟计算。对蓄冷球蓄冷时间、蓄冷球传热、蓄冷球大小、壁厚和材料等影响蓄冷过程的特性进行了分析，并得到了一些结论，这些结论可以指导蓄冷球的设计和系统的蓄冷控制。     

含相变储热的喷射式热泵系统模拟与优化研究

为了实现热电解耦,有效提高可再生能源利用率,将相变储热技术应用于热泵系统中,构建含相变储热罐的跨临界CO2喷射式热泵系统。首先,建立储热装置的数学模型,采用Modelica非因果建模语言在Dymola平台对系统储热过程进行模拟,获得相变储热罐的温度分布、瞬时储热量、系统COP等储热特性。同时对比了常规储热水箱、PCM储热罐与PCM-水多级储热罐的理想储热量、设备体积、储热性能等,详细分析相变储热热泵系统的优势,为促进其实际应用提供参考。此外,提出基于模型的单目标与多目标优化策略,采用遗传算法对系统的性能进行优化,得到最优设计参数和运行参数,与优化前相比储热过程的系统COP提高了28.73％,有利于系统的高效运行,为改进和优化系统性能提供了依据。     

直接接触固液相变制冰及冰蓄冷系统的研究进展

综述了直接接触固液相变制冰、强化制冰的方法及冰蓄冷系统的研究进展，考虑到目前对蓄冰技术相关的固液相变传热问题的研究与发展现状，提出了一些有待研究解决的问题