聚氨酯预制直埋保温管道散热损失研究

针对聚氨酯预制直埋保温管道散热损失开展实验与数值模拟研究。通过实验测试了聚氨酯预制直埋保温管道的散热损失,同时对输送介质温度、聚氨酯导热系数、土壤温度及其导热系数进行了测试,对影响聚氨酯预制直埋保温管散热损失的相关因素进行分析。并根据实验数据开展数值模拟研究,分析了不同条件对聚氨酯预制直埋保温管道散热损失的影响。研究结果表明:聚氨酯预制直埋保温管道散热损失随输送介质温度的升高而增加,保温管道周围土壤温度与保温管道径向距离成反比,聚氨酯保温材料导热系数对保温管道的散热损失影响较大,土壤导热系数在1.082-1.561 W/m·K时,土壤导热系数与保温管道散热损失成正比,但对保温管道散热损失产生影响较小。     

石墨烯粉末导热性能的研究

采用瞬态电热技术测量了5~6层纯石墨烯粉末中石墨烯的热扩散率,其值为1.15×10-5 m2/s,相应的导热系数为18.000 W/(m·K)。借助导热仪研究了不同密度下石墨烯粉末导热系数的变化情况,发现其导热系数与密度成正比。密度由0.02增加到0.22g/cm3时,导热系数总体提升了8.09%。另通过实验得到了含水率对石墨烯粉末导热性能的影响。实验结果显示,石墨烯粉末含水率由0.0%增加到99.8%的过程中,导热系数先是上升随后下降最终直线降至最低点(约为0.765~1.030 W/(m·K))。其中当含水率达到96.7%时,混合物(石墨烯与水)的导热系数提高了62.80%。该研究为石墨烯热应用及热管理提供了理论支撑。     

考虑多因素影响的混凝土导热系数试验研究

混凝土是一种多相复合材料,其导热性受温湿度、孔隙率、骨料体积分数、龄期等多个因素的综合影响。通过试验研究了不同温度、饱和度、孔隙率、骨料体积分数、龄期等因素变化条件下水泥砂浆、骨料和混凝土导热系数的变化规律,结合Wiener边界理论,提出一种包含多因素影响的混凝土导热系数预测模型,分析了各因素与混凝土导热系数的相关性。结果表明,混凝土导热性的各影响因素之间具有明显的耦合作用特征,即混凝土含水率越高,温度变化对其导热性的影响越显著;混凝土导热系数随饱和度增大而增加,孔隙率越大,增幅越明显;随着骨料体积分数的增加,导热系数增大较明显。     

点加热稳态导热系数测量方法研究

针对稳态导热系数测量方法测量过程时间较长、测量装置复杂、以及样品制备和加工工艺复杂等现状,提出了一种新型的点加热稳态导热系数测量方法,构建相应的三维稳态传热物理模型,使加热面温升只与热流密度、样品导热系数和测温点位置相关。通过聚焦连续激光加热样品,缩短样品达稳态时长至分钟量级;建立对照光路消除表面发射率和激光稳定性对温度测量的影响;红外热像仪测量加热表面稳态温度分布,结合物理模型实现导热系数测量。采用多种已知导热系数的标准材料和线性法对测量方法进行验证,并应用该方法测量硅藻土导热系数为0.49～0.60 W/(m·K),误差为6.06%。该方法的测量迅速及非接触特性使其可应用于工程实地测量。     

定形相变材料的有效导热系数

为更有效地预测定形相变材料的有效导热系数,以高密度聚乙烯/石蜡定形相变材料为对象,在分形理论的基础上,考虑空腔的分布和石蜡不同相态下的体积变化,建立一种新的导热系数模型——分形-空腔模型。采用准稳态平板法对此模型进行验证,探讨多个参数对有效导热系数的影响。结果表明:该模型的预测值更加符合实际。提高石蜡含量、体积收缩率、初始空腔率、分形维数等参数均会影响定形相变材料的导热系数,初始空腔率对熔融状态下的热导率的影响强于凝固状态下的影响。     

含湿非饱和多孔介质的完全分形传热研究

为了探究在含湿情况下多孔介质有效导热率的变化,基于分形理论,考虑多孔介质在含湿时加热过程中相变的影响,结合加热过程中的热量守恒方程和傅里叶导热定律推导出计算有效导热率的新公式。将该模型相关数据代入进行计算,分析了孔隙率、含湿率、面积分形维数和迂曲分形维数对有效导热率的影响。研究发现,孔隙率与有效导热率呈负相关,含湿率与有效导热率呈正相关,分形维数与有效导热率呈负相关。该研究能够反映多孔介质内的传热进程,对于探究微孔结构物质的传热具有一定的指导意义。     

纳米粒子与石蜡乳状液复合多相功能热流体的制备与性能

以石蜡乳状液为分散介质,纳米Cu粒子为导热介质,采用相转化乳化法制备了纳米Cu/石蜡复合相变乳状液,研究了纳米Cu粒子对复合相变乳状液的稳定性、流变性、导热性和热循环稳定性的影响。研究结果表明：纳米Cu/石蜡乳状液的密度、粘度和导热系数均随纳米Cu含量的增大而增大,密度变化不太明显,而导热系数则明显提高,当纳米Cu粒子含量为0.05 wt%时,复合相变乳状液的导热系数比纯石蜡乳状液提高了161.96%。由于纳米Cu粒子的添加显著增加了Cu/石蜡乳状液的导热性能,Cu/石蜡乳状液在固−液相变热循环过程中的温度平台表现不明显,但其热循环稳定性很好。     

甲烷水合物及其沉积层导热特性的研究现状

总结了近年来国内外甲烷水合物及其沉积层导热特性的研究现状,从实验测试和模拟研究两方面分析了甲烷水合物及其沉积层的导热影响因素、相关规律和导热机理。研究结果表明：纯质水合物的导热性能与外界温度、压力、客体分子数量、多孔介质、笼形结构等因素有关,其值大小主要由主体水分子形成的笼形结构决定;而水合物沉积层导热系数的大小主要依赖于实验样品的组成成分、初始水饱和度、各组分分布,与温度、压力以及垂直有效应力关系不大。最后,指出了现存研究方法中一些值得改进的地方,并对今后的研究工作进行了展望。     

地热井导热水泥导热系数影响因素研究

提出一种用油井水泥与石墨配制导热水泥的方法,并对水泥石进行导热系数、抗压强度和孔隙度测定,研究石墨对水泥石导热系数的影响。实验结果表明,随着石墨含量增加,水泥石孔隙度先缓慢减小后急剧增大;随着石墨含量增加,水泥石导热系数先上升后降低;随着温度上升,水泥石导热系数逐渐降低;石墨的添加比例在0～15%之间时,可提高水泥石的导热性能。该文研究成果可为提高和改善地热井固井水泥的导热性能提供理论指导。     

新型传热工质纳米流体的研究与应用

介绍了一种在强化传热领域具有广阔应用前景的新型传热（冷却）工质——纳米流体，分析了纳米流体的导热机理、导热性能以及影响其导热系数的各种因素，阐述了纳米流体对流换热性能的研究、纳米流体的制备及其稳定性和应用前景。     

土壤样品有效导热系数的分形计算模型

选择上海地区具有代表性的两种土壤样品,根据其微结构的特点,在粒径分布、剖面颗粒分布自相似规律的基础上建立了土壤结构分形模型;结合并联传热,得到土壤样品有效导热系数的分形表达式.通过与土壤样品有效导热系数的实测数据相比较,确立了符合样品有效导热系数的分形表述的最佳面积度量尺度.     

基于分形理论超轻中空二次粒子纤维壁的有效导热系数计算方法

利用分形理论描述硬硅钙石超轻中空二次粒子纤维壁的微尺度空间结构,建立了分形单元体导热模型,采用等效电阻方法,推导出了超轻中空二次粒子纤维壁的有效导热系数计算公式,同时探讨了温度、孔隙率、分形维数等因素对材料有效导热系数的影响规律。     

天然气水合物导热性能研究现状

天然气水合物导热系数的研究对于模拟自然界天然气水合物的成藏和天然气水合物勘探、开采具有重要意义。本文介绍了获取天然气水合物导热系数的实验测试和模拟计算方法,分析了气体水合物导热特性、导热机理以及水合物复合体系导热。总结了水合物导热规律,即外界温压条件和晶穴占有率对水合物的导热产生影响,且水合物的导热具有相似的温度压力依赖关系,并呈玻璃体的导热特性。水合物玻璃体导热特性由水合物笼型结构决定,而客体分子的存在强化了水合物导热的玻璃体属性。指出非稳态下天然气水合物导热性能变化研究对分析天然气水合物在常压下的稳定性、确定甲烷水合物等最佳储存温度、从导热角度探讨自保护效应机理等具有重要意义。     

砂石混合体的导热性能影响因素分析

为了分析地应力等因素对岩土体热力学性质的影响机理,课题组对大型直剪仪进行了改装,并在试样室内安装了加热系统、热流密度传感器、测温系统,组建了能对大颗粒砂石混合体导热系数进行测定的试验装置。基于稳态热平板法原理,利用该试验装置进行了干燥砂土导热系数的测定,并与基于瞬态法原理的DRE-III多功能快速导热测试仪的测定结果进行对比,验证了该试验装置的可靠性。在此基础上,利用改装的试验装置对不同固结压力、不同含石率条件下含有大颗粒粒径的砂石混合体进行了导热系数的测量试验。分析结果表明,增加含石率可以改善砂石混合体颗粒间的接触情况,施加固结压力后砂石混合体的干密度得到了提升,砂石混合体的导热系数随着含石率和固结压力的增大而增大。文章还利用DRE-III多功能快速导热测试仪对不同含水率情况下砂石混合体的导热系数进行测定,得出低含水率时随着含水率的增大砂石混合体的导热系数增幅明显。文章的研究结果为浅层地热开发中地埋管的设计与施工提供了重要的参考。     

高温隔热纤维结构材料绝热特性分析

高温隔热纤维结构的绝热特性是决定金属热防护系统工作性能的关键因素。文中应用有限元法及有限容积法对理想化的纤维结构模型进行了数值研究,得出了纤维结构内部稳态下的温度场、热流场及速度场分布,并在此基础上计算得到纤维结构的等效导热系数,分析了温度、内部气体压力以及纤维结构密度对等效导热系数的影响。所建物理模型和分析方法可行,计算结果与实验结果吻合较好。     

非对称树状二分岔结构的有效导热系数

采用热电模拟的方法研究了非对称树状二分岔网络结构的有效导热系数,给出了此类结构有效导热系数的解析表达式。结果表明,此类结构的有效导热系数大小与结构本身的非对称率α,分岔处直径的幂律指数p以及分岔级数m有关,并分析了各参数对整个结构有效导热系数的具体影响。结果发现,当幂律指数p=2、非对称率α=1即为对称分岔时,整个结构的有效导热系数取得最大值,且等于组成该结构的材料本身的导热系数。     

石蜡类相变蓄热材料研究进展

石蜡类有机相变材料具有较高的相变潜热，无过冷及析出现象，性能稳定、无毒，价格便宜等优点，但也存在导热系数小、密度小的缺点。介绍了国内外对石蜡所做的大量研究，针对石蜡导热系数小的缺点，解决方法是在石蜡中加入添加剂强化石蜡的导热性能和改善蓄热设备增加换热能力，以提高蓄热器的蓄热和放热能力。     

保温用天然生物质材料的热湿特性

实验分析一些廉价天然材料(椰壳和花生壳)的导热特性。利用同心球稳态测量方法测量确定椰壳和花生壳的导热系数,以及导热系数随温度的变化规律,同时以硅酸铝纤维材料为标准试样,与天然材料的导热性能进行对比分析。还对这些材料的低温吸湿作了初步测试,分析此类材料作为低温绝热材料的吸湿特性。研究结果表明,所有材料的导热系数均随温度的升高而增大,且增大速率都近似相等。影响天然生物质材料导热性质的因素主要有：纤维或多孔固体材料中的导热、孔隙中空气的对流换热,如果温度足够高的话,还有辐射换热。     

软土地区竖直地埋管换热器回填材料性能研究

竖直地埋管换热器回填材料性能对地源热泵换热系统的换热能力有直接影响。对不同配比的水泥基回填材料的导热性能进行测试分析。对不同配比的膨润土基回填材料的导热性能、抗渗性能以及充填性能进行测试分析。得出不同配比下导热系数、渗透系数、析水率的变化曲线,建立膨润土基回填材料导热系数与加压养护压力关系式及膨润土基回填材料水灰比与析水百分比关系式。     

杂化壳相变微胶囊的制备与热性能研究

采用原位聚合法以石蜡为储热芯材、二氧化钛和壳聚糖的杂化壳体为壁材、石墨烯微片（GNP）作导热填料制备一种结构稳定的防泄漏相变微胶囊。采用电镜扫描（SEM）、傅里叶红外光谱（FTIR）、热重分析法（TGA）、差示扫描量热法（DSC）和导热系数测试仪研究不同芯壳比、GNP填充量对微胶囊的微观结构、表面官能团、热稳定性、相变性能和导热性能的影响。结果表明：制得微胶囊的结构致密防泄漏性能良好，微胶囊相变潜热最高达到134.78 J/g，对应包覆率为75.51%,GNP的加入使微胶囊的导热系数提高261.5%。