耦合太阳能热源的相变蓄能板蓄放热性能研究

搭建了2个实验房,针对太阳能集热器连接实验房中的蓄能板的蓄热性能进行研究。采用静态和动态2种方法对相变材料蓄热量进行计算,对蓄能板的热流密度和实验房温度进行测试与分析。研究结果表明:静态和动态蓄热量的计算误差为4.09%;蓄能板与对比板热流密度平均值差值30.77 W/m~2,蓄能板具有较好的蓄热能力;相变实验房内温度与对比实验房内温度相比最大衰减时间为120 min,最大平均温度差为4.33℃。     

相变蓄能围护结构的冬季调温性能实验研究

搭建了2个相同尺寸的彩钢板轻质缩尺模型室作为对比实验舱,将铝箔袋封装的相变材料(相变温度17℃贴附在实验舱内壁进行实验,测试了相变材料在上海冬季的应用效果。结果表明,相变材料对实验舱空气温度、内表面平均温度的波动都有一定的衰减效果,其作用程度与天气有关。相变材料使得通过窗户得热的平均热流减小了5. 3%,也使得通过壁面散热的平均热流减小了4. 35%,因此需要加强相变蓄热建筑夜间透明围护结构的保温。相变材料的使用使得温度波动幅度减小,热舒适的不满意百分数降低了10左右。对于I级热舒适时间百分比平均增加3. 3,对于II级热舒适时间百分比平均增加19. 0。     

医用降温服热性能与应用效果研究

医用降温服的研制与应用对于解决医护人员的防暑降温具有重要意义。介绍了潜热蓄热型医用降温服的降温原理 ,测试了蓄热相变材料的热性能 ,初步评估了降温服的使用效果。结果表明 :潜热蓄热型医用降温服所用相变材料相变温度在 2 5℃左右为宜 ;TH 2 7复合相变材料相变温度合适、潜热蓄热密度高、性能稳定、原料充足且价格低廉 ,适合用作医用降温服的潜热蓄热材料 ;医用降温服采用铠甲式设计 ,上置若干口袋 ,可根据热舒适要求灵活置放降温袋 ,使用简便 ,具有良好的降温效果和热舒适感觉。     

常功率平面热源法测定建筑材料蓄热系数的研究

对常功率平面热源法测定建筑材料的蓄热系数进行数学建模,根据半无限大一维非稳态传热模型得出建筑材料蓄热系数随测试时间变化的数学表达式,并对热脉冲法测定材料蓄热系数的装置进行简化,得到适用于测试建筑材料蓄热系数的简单装置,并以聚苯乙烯泡沫塑料板、岩棉板、蒸压加气混凝土砌块为样品进行实验研究。研究表明,热流密度与测试时间一定时,试件的过余温度与试件的导热系数成反比。导热系数较小的样品,蓄热系数随测试时间先减小而后趋于稳定,导热系数较大的样品,蓄热系数随测试时间先减小而后逐渐增大。导热系数较小的样品,其蓄热系数基本不随热流密度的变化而变化,而导热系数较大的样品,其蓄热系数随热流密度的增大而增大。     

多相变材料蓄热器蓄热特性数值模拟研究

本文基于单蓄热介质套管式蓄热器蓄热过程中换热流体沿流向的温度分布特点,提出了多相变材料套管式蓄热器,并采用数值模拟的方法研究了该蓄热器的蓄热过程特性,分析了蓄热过程中换热流体沿流向的温度变化特性,蓄热材料的熔化及温度分布特性。与单蓄热介质(切片石腊)相比,多相变材料(切片石腊和石蜡C16)蓄热器换热流体出口温度降低了38%,且达到相同液相率时其蓄热时间缩短了15%。结果表明,在蓄热时,相变材料的熔化温度随换热流体温度降低而相应降低将有利于提高蓄热速率、增大单位时间内的蓄热能力。     

真空管太阳能集热系统温度场、速度场模拟

采用三维数学及物理模型对真空管太阳能集热系统的温度场、速度场进行了模拟。集热系统内流体由上升的热流体和下降的冷流体组成,接近蓄热水箱的真空管存在冷热流体混合的回流区。蓄热水箱内呈现明显的温度分层,水箱上部的流体被来自真空管的热射流加热,下部存在一个滞留区,只能通过导热传热。     

塑料球封装相变材料太阳能热水系统蓄热性能实验研究

搭建了一套相变材料太阳能热水蓄热性能实验系统,选取直径为100 mm的塑料球封装石蜡相变材料,对55℃和60℃两种相变温度的蓄热性能进行了测试,并对相变材料中添加膨胀石墨的蓄热性能进行了对比。结果表明:55℃相变材料的蓄热性能较好,添加膨胀石墨后相变材料的蓄热性能得以强化。     

板式相变蓄热器传热性能研究

对板式相变换热装置建立了数学模型,用FLUENT软件对其蓄热过程进行了动态模拟,得出了以CaC l2.6H2O为相变蓄热介质的板式蓄热装置在蓄热过程中,有无自然对流情况下液相分数和热流密度随时间的变化规律。     

含纳米颗粒石蜡物性参数对玻璃窗蓄热的影响研究

运用FLUENT模拟软件,建立了相变玻璃窗的动态传热数理模型,采用控制变量法,在不同相变温度、相变潜热、导热系数物性参数条件下,研究了夏冬两季双层玻璃相变窗内壁面热流随时间的变化情况,得到了相变材料物性参数对双层玻璃相变窗蓄热的影响。研究结果表明,相变材料的相变潜热和相变温度的升高在夏季可以明显增强隔热效果,改善玻璃窗的蓄热能力,在冬季影响较小;导热系数变化在冬夏两季均对传热性能影响较小。     

全年工况下双层相变墙体的传热性能分析

基于ANSYS的热焓法模型,模拟了全年工况下双层相变墙体的传热过程。重点比较了全年工况下相变温度对室内热流峰谷衰减和室内壁面温度的影响,特别是对过渡季节的影响,确定了相变层的最佳相变温度组合。研究结果表明:冬季室内侧相变温度为16～18℃的相变材料对热流的峰谷衰减延迟作用最明显,夏季室外侧相变温度为28～30℃的相变材料对热流峰谷的衰减延迟作用最明显,春秋季室内侧相变温度为18-20℃的相变墙体室内更舒适。全年最佳相变温度组合为室内侧相变温度为18～20℃,室外侧相变温度为28～30℃。     

复合相变颗粒蓄热板材的制备及性能研究

采用真空吸附法制备了石蜡/膨胀珍珠岩复合相变材料,并对其进行表面膜覆处理,制得相变颗粒,再以定模压制的方法研制相变蓄热板材。对相变颗粒进行了最佳吸附比、DSC、FTIR以及耐久性测试,并对相变蓄热板材进行了稳态热响应测试。结果表明:经过表面膜覆后的相变颗粒具有很好的热物性、稳定性及耐久性,能有效地解决液态相变材料泄露问题;相变蓄热板材在外界冷热变化过程中蓄热和延迟现象明显,热惰性较强。     

毛细管相变蓄热罐性能实验研究

相变蓄热装置是太阳能、工业余热等供热技术推广应用的关键装备。在分析现有相变蓄热装置特性的基础上,提出了毛细管相变蓄热罐,并结合一种复合型相变蓄热材料,对其热物性进行了测试,结果表明该复合相变蓄热材料符合太阳能供热技术的要求。同时研究了水流量和供水温度对毛细管相变蓄热管性能的影响,得出了最佳流量,为毛细管相变蓄热罐的设计提供了数据支持。     

一种高温相变蓄热电暖器的研制及其热性能测试

本文介绍了一种新型的高温相变蓄热电暖器的研制。对该蓄热电暖器热性能进行了测试,结果表明该电暖器蓄热效率高,相变材料在相变阶段温度恒定且散热功率基本不变,热舒适性好;此种电暖器热性能与显热式蓄热电暖器比较具有明显的优势。因此,高温相变蓄热电暖器是一种理想的电采暖设备,可以实现对电网负荷削峰填谷、降低电采暖费用的目的。     

梯度骨架对相变材料传热特性影响模拟研究

对7种梯度(指沿指定方向多孔介质骨架体积占比的变化率)复合相变材料(添加多孔介质骨架的相变材料,长×高×宽为7.0 cm ×7.0 cm ×1.4 cm)的融化速率、蓄热速率、内部温度均匀性进行模拟研究。多孔介质骨架体积占比由孔隙率表征,孔隙率越大说明占比越小。沿对角线方向孔隙率变大的复合相变材料融化速率最快。高温壁面侧骨架体积占比越大,越有利于加快蓄热速率。沿对角线方向孔隙率变大的复合相变材料内部温度均匀性最佳。沿对角线方向孔隙率变大的复合相变材料综合性能最优。     

轻质结构相变房的搭建及内环境研究

从相变材料与建筑围护结构应用的角度出发,利用真空加热滚筒装置制备了石蜡/膨胀珍珠岩复合相变颗粒,并以定模压制的方法制备出500 mm×500 mm×10 mm的相变板材。将相变板材与轻质结构房内壁面相结合搭建成轻质结构相变房,并对其内环境进行研究测试。结果表明:相变房内部温度与参照房相比具有明显的衰减性和滞后性,峰值温度平均差值达到5.52℃,空调度日数CDD26日平均自然室温保证率增加了9.71个百分点,相变板材起到了良好的调温作用。     

被动式蓄热相变墙体热工性能的研究

选用石蜡与液态石蜡的二元混合物作为相变材料,按不同比例复合在墙体中,制成被动式蓄热相变墙体.实验分析了不同比例相变材料复合相变墙体的传热性能和节能效果,并与普通墙体进行比较,优选出相变材料最适合的复合比例.结果显示:在加热阶段,不同比例相变材料制备的相变墙体表面温度和热流均小于普通墙体,且温度和热流变化平缓、波动小,存在延迟和衰减现象;在停止加热阶段,普通墙体的温度和热流很快下降,而相变墙体表面温度和热流下降较为缓慢.试验数据为相变墙体的实际应用提供基础和依据.     

三相水分共存的多层墙体热湿耦合传递模型

考虑水分升华、凝华、气液和固液相变,以温度和水蒸气分压力为驱动势建立了气、液、固三相水分共存的多层墙体热湿耦合传递模型.构建了1面500mm(长)×450mm(高)×240mm(厚)试验墙体,利用恒温恒湿箱试验测试了箱体温度范围为常温~-33.94℃时墙体内部温度和平衡相对湿度的变化,分析了水分固液相变过程的特征,并对热湿耦合传递模型数值模拟计算结果的正确性进行了验证.结果表明:试验墙体内部温度和水蒸气分压力数值模拟计算结果和实测结果变化趋势相同,具有良好的一致性,各点温度数值模拟计算结果的最大相对误差为1.68%,平均相对误差为0.44%;水蒸气分压力数值模拟计算结果的最大相对误差为27.92%,平均相对误差为13.50%.该模型数值模拟计算结果能够满足一般工程领域的精度要求,可应用于三相水分共存的多层墙体热湿耦合传递过程数值模拟研究.     

相变储能地板辐射供暖系统蓄热性能数值模拟

以加装相变储热地板的建筑热环境控制为背景,采用Fluent软件对底部加装相变材料的低温热水辐射供暖二维方腔模型进行了数值模拟,该模型考虑变物性计算,并包含相变区及导热、固体壁面间辐射与自然对流的耦合换热。研究了相变材料的相变温度和导热系数对方腔内空气温度的影响。研究结果表明,提高相变材料的导热系数可使供暖系统的热惰性减弱,即加快单位时间方腔内空气的温升。拟合出了相变温度与方腔内空气温度的关系式。提出了一种新型地板蓄热结构,可加快方腔内空气温升,还可实现能源利用多元化。     

建筑外表相变隔热研究(Ⅲ)——多重相变温度和材料用量确定的理论与方法

本文首先阐述了利用拉氏变换确定多重相变温度和材料用量的原理,而后导出了利用反应系数法计算多重相变温度和材料用量的方法,最后以厦门普通屋面为例,分析说明了该理论与方法的具体应用.实例分析结果表明:内、外侧热作用引起的围护结构中的温度和热流变动可分解为单侧热作用引起的变动值的迭加;单侧热作用引起的围护结构中的温度和热流变动可用反应系数法来计算,温度反应系数和热流反应系数可分别由式(12)和式(13)计算确定;多重相变温度和材料用量可分别按式(14)和式(17)计算确定;当多重相变材料用于建筑外表面隔热时,相变温度可基于室外综合温度日平均值来确定;利用多重相变材料进行建筑隔热一般只需几毫米的相变层厚度.     

微矩形针肋式槽道内相变微胶囊悬浮液换热特性研究

通过试验研究了相变温度为50℃的相变微胶囊悬浮液在槽肋比为1:2的微矩形针肋式槽道内的换热特性,并与相同条件下的蒸馏水换热进行了对比。结果表明,在雷诺数(R_e)为500~1000范围内,不同浓度的相变微胶囊悬浮液的平均努谢尔数均高于蒸馏水,且随R_e的增加而增大;相同R_e下,相变微胶囊悬浮液沿流动方向的壁面温度低于蒸馏水,且随R_e的增大而减小;随着相变微胶爱质量分数的增加,平均努谢尔逐渐增大、平均壁面温度逐渐降低。