碳酸锂钠共晶盐复合相变材料的储放热特性

对以碳酸锂钠共晶盐为相变材料,氧化镁颗粒为陶瓷基体和石墨为导热增强剂的复合相变材料模块储放热性能进行实验研究,并与纯相变材料进行了对比。结果表明,对于储热过程,添加有导热增强剂的复合材料模块储热性能明显高于纯相变材料,且其储热性能随着导热增强剂含量的增加而提高。当石墨质量含量从5%提高到30%时,材料模块整体的储热时间缩短29%。对于放热过程,实验考察了两种放热条件—自然对流和强制对流。结果表明,强制对流条件下材料模块的放热性能要优于自然对流条件下的放热性能。对比纯相变材料,复合材料模块的整体放热速率提高了近33%。

新型主动储放热组装结构日光温室性能测试分析

为提高冬季日光温室保温蓄热性能,研究设计了一种新型主动储放热组装结构日光温室,在河北、内蒙古、宁夏地区冬季严寒时段对温室的环境性能进行实际测试。结果表明:测试地区温室内日平均气温、日最低气温平均值分别在15.0~21.0℃和9.0~17.7℃,白天室内气温大于15℃的平均时长均超过7 h;夜间日平均气温、室内外温差的平均值分别在12.1~18.4℃和18.7~33.8℃。在无其他辅助加温的条件下,新型主动储放热组装结构日光温室保温蓄热性能良好,适用性强,能够满足喜温作物冬季生产需求。

石膏基复合相变储能材料的研究进展

建筑能耗、工业能耗和交通能耗是能源消耗的主要方式。其中,建筑能耗约占能源消耗的40%,建筑能耗的持续上升会增加碳排放和加速化石能源的消耗,因此,如何提升建筑材料的保温节能性能逐渐成为建筑材料领域的研究热点。储热技术不仅可以降低建筑能耗,还可以减少环境污染。相变储能材料具有优异的储放热能力,是实现热能储存以及温度控制的重要技术手段,在建筑节能领域具有广阔的应用前景。该文主要综述了石膏基相变储能材料的研究进展;根据石膏基相变材料的不同,分析归纳了石膏基有机相变材料和石膏基复合相变材料;介绍了浸渍法、多孔材料吸附法、微胶囊法等制备石膏基复合相变储能材料的方法和机理及影响石膏基相变储能材料的因素;展望了石膏基相变储能材料的研究方向。

土坯热物性对储热装置充放热性能影响研究

储热系统的充放热能力直接关系到对太阳能的热利用率,对以土坯为储热材料的储热装置充放热性能进行了分析。对储热装置进行简化处理,并建立土坯二维、流体一维非稳态传热模型,利用该模型考察储热块密度、导热系数及比热容对储热装置储放热时长的影响。结果表明:储放热时长随着储热块密度的增大呈线性增大;随着导热系数的增大储放热时长先明显减小,增大到1.4 W/(m·K)后其对储放热时长的影响变小;储放热时长随着比热容的增大一直增大,热物性对储放热时长的影响可为合理选取储热材料提供参考。

三水醋酸钠相变储能复合材料改性制备及储/放热特性

水合盐相变储热材料普遍存在的过冷和相分离现象是影响其热稳定性和热性能的关键问题。以中低温水合盐相变储热材料三水醋酸钠(SAT)为研究对象,采用熔融共混法将羧甲基纤维素(CMC)和十二水磷酸氢二钠(DHPD)作为添加剂对三水醋酸钠进行了改性研究,通过各成分的配比优化制备了高性能相变储热复合材料,利用DSC及熔融-凝固装置对改性材料进行了热物性和稳定性的测试,分析了不同质量分数的添加剂对相变储热复合材料的相变焓、相变温度、过冷度及相分离现象的影响;在此基础上采用改性的SAT相变储热复合材料构建了高密度储热器并搭建了相变储能热水实验系统,研究了不同运行工况下相变储热器的储/放热性能。结果表明:添加0.5%CMC和2%DHPD的相变储热复合材料有效改善了纯SAT的相分离严重和过冷度大的问题,具有良好的热稳定性,多次循环后复合样品的相变焓为258 k J?kg^(-1),相变温度为57℃,过冷度在2℃以内;相变储能热水系统在不同放热工况下出口水温度均超过50℃,放热过程中相变材料温度变化平稳,储热器的储放热效率高于90%,放热功率大于10 k W,且随着入口水温下降,放热功率、放热量及储放热效率都提高,相变储热器的储能密度是传统水箱的2.6倍。

磁控溅射法提高定型相变材料的储热和放热速率

首先采用磁控溅射法在静电纺聚氨酯(PU)纤维膜表面沉积纳米银(Ag)导热金属薄膜,并将其作为支撑材料,通过物理吸附法吸附癸酸-月桂酸-肉豆蔻酸-棕榈酸四元低共熔物(CA-LA-MA-PA),制备出新型的CALA-MA-PA/PU/Ag定型相变复合纤维膜。EDX测试结果显示Ag纳米颗粒已经被成功地沉积到静电纺PU纤维膜上。SEM图像显示经过磁控溅射后静电纺PU纤维的直径明显增加,CA-LA-MA-PA四元低共熔物被均匀地吸附到PU和PU/Ag纤维膜的孔隙结构中。热分析结果表明CA-LA-MA-PA/PU/Ag定型相变复合纤维膜的融化温度和融化焓值分别为17℃和94.81kJ/kg。与CA-LA-MA-PA/PU定型相变复合纤维膜相比较,CALA-MA-PA/PU/Ag定型相变复合纤维膜的储热和放热时间分别缩短了约42%和24%。

雪花型翅片提高相变储热单元储/放热性能

相变储热技术能够很好地解决可再生能源在利用过程中的波动性和不稳定问题。然而,现有可供选择的相变材料均存在热导率低这一致命缺陷,导致储/放热速率十分缓慢,严重制约了其实际工业应用。为此,本文基于雪花晶体的分形结构,提出了一种新型翅片结构来提高填充了相变材料的潜热储存单元储/放速率。针对该单元储/放热过程进行了全三维多场耦合数值模拟研究,结果表明,在同一换热流体流动条件下,与具有相同体积的纵向翅片相比,雪花型翅片能够显著提高潜热储存单元的传热速率和温度均匀性,完全熔化/凝固时间可分别缩短26.87%和32.01%;尽管储热单元的储/放热速率均得到了大幅度提升,但是液态相变材料最大速度的积分平均值在储热过程中降低了26.83%,而在放热过程中提高了18.00%。

高温相变胶囊梯级储热系统实验研究

中高温相变储热及再利用的方式是低碳经济与工业生产的有效手段。为了更高效地实现工业高温废热的利用,本工作设计搭建并测试了一套高温相变胶囊梯级储热系统,采用了两种不同相变温度的多元碳酸盐材料作为储热材料,对换热工质空气的不同进口温度和进口流量的储放热过程进行了实验研究,研究内容主要包括储热罐中的温度变化、储热量以及储放热过程完成时间。实验结果表明在进口温度为500℃的工况下,系统的储热量可以达到30000 kJ,系统进口流量的提高会缩短储热时间,对系统总储热量影响较小,并分析了不同工况下储热罐体内相变材料平均液相率对系统总储热量的影响。同时测试发现系统中设置的空气预热器使得系统的高温尾气与常温进气进行热量交换,可以有效实现高温尾气的余热利用。相变实验的研究结果为高温相变储热技术的实际应用提供了系统运行参数的影响规律和优化准则,具有很高的参考价值。

建筑相变储热水泥基材料国内外研究进展

与传统建筑材料相比,以相变材料作为热组分参与建筑结构的储热及放热,可以有效控制和稳定热管理系统中的温度,对于实现建筑节能、提升热舒适性具有重要意义。本文主要从建筑相变储热水泥基材料的相变材料择选、封装方式、热学力学性能评估及数值模拟方法等方面总结分析了国内外主要研究进展,为进一步实现建筑相变储热水泥基材料性能优化及推广应用提供参考。

螺旋盘管式相变储热单元储热性能

以石蜡作为相变材料,制作了内通流体螺旋盘管结构的相变储热单元。在对储热单元储热过程进行传热分析的基础上,利用实验手段对储热单元在不同工况下的储热性能进行了研究。通过对其储热过程中相变材料相变过程的分析,提出储热器设计的优化方案。利用实验数据得到其准则关联式,为其在工程中的应用提供了依据。

石蜡-硬脂酸/石墨复合相变材料的储热性能研究

由二元相图确定出石蜡-硬脂酸二元低共熔物的质量配比为m(石蜡)∶m(硬脂酸)=17∶8,按上述配比通过熔融共混法制备出石蜡-硬脂酸复合相变材料,将石蜡-硬脂酸复合相变材料与石墨通过熔融共混法制备出石蜡-硬脂酸/石墨复合相变材料,通过储/放热实验和差示扫描量热法(DSC)对石蜡-硬脂酸和石蜡-硬脂酸/石墨复合相变材料的热性能进行了测试和表征。结果表明,石蜡-硬脂酸复合相变材料的相变储热性能好;随着石墨含量的增加,石蜡-硬脂酸/石墨复合相变材料的储/放热时间明显缩短,导热性能大幅度提高,但相变潜热逐渐降低,相变温度保持不变。制备的石蜡-硬脂酸/石墨复合相变材料具有合适的相变温度、较高的相变潜热,导热性能优良,可用于低温储能领域。

考虑风电功率预测误差分时补偿的电热联合系统多时间尺度调度

由于风电具有不确定性,风电功率预测误差难以避免。热力系统具备储放热能力,通过调整热功率平移风电功率,可以降低风电功率预测误差的影响。但在风电并入电热联合系统时,风电变化频繁,热力系统具有较大惯性和延迟,难以与风电功率同步;同时,热力系统不同区域对电力系统指令的响应速度也不同。因此,为了解决利用热力系统补偿风电功率预测误差时响应时间不同步的问题,提出了一种考虑风电功率预测误差分时补偿的电热联合系统多时间尺度调度策略。首先,分析概率区间误差评估和实时预测误差评估的评估周期。然后,研究热力系统中供热区域和管网的时间特性。最后,在日前阶段利用响应速度较慢的供热区域补偿评估周期较长的概率区间误差,在实时阶段利用响应速度较快的管网补偿评估周期较短的实时预测误差,建立了多时间尺度调度模型。算例分析表明,所提策略实现了不同调度周期、不同预测误差评估周期、不同热力系统区域响应速度在时间上的匹配,减少了风电功率预测误差的影响,提高了系统的风电消纳能力。

石膏基双壳微纳米相变胶囊复合材料制备及调温调湿性能研究

采用细乳液界面聚合法制备双壳微纳米相变胶囊。以建筑石膏作为基体材料,将双壳微纳米相变胶囊掺入石膏基体材料中,制备石膏基双壳微纳米相变胶囊复合材料。对其进行吸放湿试验测试分析、储放热试验测试分析和耐久性测试分析。利用电子扫描显微镜和差示扫描量热仪研究其表观形貌、热性能。结果表明:双壳微纳米相变胶囊已经达到微纳米共存的效果,可以有效填充在石膏基材料的细小孔隙中。当双壳微纳米相变胶囊掺量为30%时,石膏基双壳微纳米相变胶囊复合材料具有显著的吸放湿效果和储放热效果。石膏基双壳微纳米相变胶囊复合材料具有良好的耐久性。

两级氨水再吸收储热系统热力学动态特性分析

本文构建了一种以氨水为工质的两级再吸收浓度差储热系统,并对该系统进行热力学动态性能分析。由于采用二元溶液吸收过程代替一元工质冷凝过程,循环的驱动热源温度能够有效降低,在热源温度为90℃时两级再吸收循环COP可达0.489.对于两级再吸收循环,研究热源温度,回水温度对储热效率的影响。储热终了时间随热源温度80℃增加为130℃从4.5 h缩短为1 h。

CA-LA-MA-PA-SA/PAN/MWNTs-COOH相变复合纤维膜的结构与热性能

以脂肪酸五元低共熔物(CA-LA-MA-PA-SA)为固-液相变材料,以聚丙烯腈/羧基化多壁碳纳米管(PAN/MWNTs-COOH)复合纤维膜为支撑载体,其中PAN/MWNTs-COOH的质量比例为95/5和90/10,通过物理吸附法制备CA-LA-MA-PA-SA/PAN/MWNTs-COOH定形相变复合纤维膜。系统分析了复合纤维膜的形态结构、相变温度和焓值、储放热速率。SEM观察结果表明CA-LA-MA-PA-SA五元低共熔物被成功地吸附到静电纺PAN/MWNTs-COOH复合纤维膜的多孔网络结构中。DSC测试结果表明制备的纤维膜的相变融化温度和焓值约为19℃和121~129kJ/kg。传热测试结果表明添加MWNTs-COOH后复合纤维膜的储热和放热效率得到显著提高。

相变微胶囊填充水泥基复合材料的制备及性能研究

研究以水泥为基体,将微胶囊相变材料掺入其中,从而得到一种由水泥为主、相变微胶囊掺合在其中的复合材料。对相变微胶囊材料在复合材料中分布的微观结构以及复合材料热学性能进行了研究,并进一步研究了在不同掺量下,复合材料的力学性能变化。研究结果表明,相变微胶囊材料颗粒在复合材料中分布均匀,微胶囊颗粒的整体形状较为完整;随着相变微胶囊材料掺量的增大,复合材料的储放热性能增大,复合材料的力学强度呈下降趋势。综合分析后可知,相变微胶囊材料掺量为30%时,复合材料的储热性能最好,具有一定的力学强度,可应用于某些建筑领域。