蓄热相变对煤体渗透率的影响作用研究

为研究热环境下液固膨胀相变对煤体增透的作用,在蓄热相变对煤体增透实验的基础上,获取了蓄热相变作用下煤体渗透率和T2弛豫时间谱变化特征,分析了蓄热相变作用对煤体渗透率和孔裂隙结构的影响。研究结果表明:蓄热相变作用下煤体渗透率增幅最大达到150.8%,蓄热相变作用所提供的热环境可以促进相变膨胀对煤体增透的效应;煤体T2弛豫时间在10~50 ms之间和100 ms左右的谱峰值上升较高,增幅分别为15.36%及18.03%,且介于2个谱峰之间的T2值增幅最大达到47.11%,蓄热相变主要通过增加中大孔和裂隙的数量以及两者之间孔裂隙结构的连通性进而增加煤体的渗透率。

太阳能相变蓄热炕的实验及数值模拟研究

为实现太阳能相变蓄热炕的快速升温,采用毛细管网及配置高导热复合相变材料来提高炕体的热响应时间,通过数值模拟与实验研究相结合的方法对炕体的热工性能进行研究。本文首先对比不同熔点石蜡的差示扫描量热(differential scanning calorimetry,DSC)曲线,选取35#石蜡作为研究对象,采用熔融混合法制备不同配比的石蜡-膨胀石墨复合定形相变材料;并通过渗漏测试确定最佳配比。实验表明:当膨胀石墨质量分数为8%时,复合定形相变材料渗漏率较低,为兼顾储热、导热性能的最佳配比。将石蜡复合相变材料应用于太阳能相变蓄热炕,通过计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)建立三维非稳态传热模型,对炕体进行24 h供热模拟设计;模拟表明:太阳能相变蓄热炕在昼间垫面温度达到24.2℃,夜间垫面温度达到30.2℃。通过Trnsys(transient system simulation program)软件对组合式系统进行运行模拟发现:组合系统均可达到设计的45℃及以上;另外,组合式系统全年节电量为2974.7 kW·h,或节省标准煤469.9 kg,或减少二氧化碳1240.5 kg、一氧化碳70.9 kg、PM_(10)6.8 kg等,节能减排量显著。

壳管式相变蓄热换热器换热特性的模拟研究

设计了一种以石蜡为相变材料的圆柱型壳管式相变蓄热换热器,以三维单元相变储热模型为研究对象进行了换热数值模拟。分析了相变材料的液相比、温度场、平均温度及换热介质出口温度的变化规律,研究了该壳管式相变蓄热换热器在蓄、放热阶段的换热特性。结果表明:液相石蜡的自然对流会增强相变材料与换热介质之间的换热,并加快石蜡的熔化和凝固速率;蓄热阶段液相比达到18.6%后,自然对流换热的影响逐渐明显;放热阶段初期,液相比在80 s内下降了63%,固态石蜡层完全包裹传热管束前的自然对流换热最强,之后逐渐减弱。

微重力条件下列管相变蓄热器的传热特性研究及拓扑优化

基于相变蓄热器在航天航空领域的应用,对列管式蓄热器建立物理模型和数学模型,采用数值模拟研究其在不同重力及雷诺数下的传热特性,此外引入基于变密度法的拓扑优化方法对蓄热器进行结构优化,设计出一种不等长拓扑肋片模型,并对比研究各因素对相变材料熔化速度的影响。研究结果表明,相同雷诺数时微重力条件下相变材料的熔化速度相比于有重力条件下的较慢,不同雷诺数时微重力条件下的熔化速度比有重力条件下的熔化速度分别减小了82.7%,86.1%,90.1%。但在微重力条件下,增大雷诺数已不足以有效提升相变材料的熔化速度。与无肋片管相比,经拓扑优化所得肋片模型的强化换热效果明显,在微重力条件下其相变材料熔化时间相比于无肋片管熔化时间缩短了47.83%,表明所设计的拓扑优化肋片模型可有效地减小微重力对蓄/放热速率的影响。

太阳能相变蓄热炕热工性能模拟

将高导热复合相变材料应用于太阳能水暖炕,以缩短太阳能水暖炕的热响应时间,实现速热;通过CFD对太阳能相变蓄热炕的炕体单元建立三维非稳态传热模型,对炕体的热工性能进行模拟分析;结果表明:太阳能相变蓄热炕完成蓄热的时间为1200 s,在未采取供暖的房间内能维持垫面温度293-295.8 K,放热时长在15 h左右,通过温控开关控制可较好地实现周期性蓄热。

中温相变蓄热装置蓄放热性能的数值分析与实验研究

以所研制的相变温度为76℃的相变蓄热装置为研究对象,通过数值模拟和实验研究,对该相变蓄热装置的蓄、放热性能进行了模拟分析与实验验证。研究结果表明:所研究的相变温度为76℃的中温相变蓄热装置具有良好的蓄、放热性能,为在太阳能利用、工业废热利用以及暖通空调蓄热等领域的工程应用提供了可能。

太阳能季节性相变蓄热热泵系统在哈尔滨应用的模拟研究

介绍了该系统的原理、组成部分及运行模式。建立了系统数学模型。以CaCl2.6H2O作为相变蓄热材料,以哈尔滨地区应用该系统的某别墅为例,对不同太阳能集热器面积和蓄热体积下的集热量、蓄热装置换热流体进出口温度、相变材料平均温度及蓄热装置散热损失进行了模拟与分析。结果表明,当太阳能集热器面积与蓄热体积匹配合适时,使用较小面积的太阳能集热器集得的热量就可满足建筑物的热负荷需求。

太阳能相变蓄热地板辐射供暖系统应用于乌鲁木齐地区办公建筑的实验研究

提出了一种新型太阳能相变蓄热地板辐射供暖系统,并针对乌鲁木齐一典型办公建筑搭建了实验台。基于太阳能相变蓄热传热理论提出了该系统冬季供暖运行方法;基于热性能指标对所构建的系统不同工况下的供暖性能进行了评价。实验结果表明:冬季室外太阳日辐照度高于20MJ/m^2时,利用该系统可以实现完全利用太阳能供暖,供暖房间操作温度比非供暖房间温度高6~7℃;在太阳辐照度满足蓄热需求时,该系统所采用的DX-53相变板单位质量蓄热量为水的2倍;依据实验得出的运行工况,系统在冬季供暖期平均太阳能保证率为63%,在11月和3月则高达77%和100%。

应用于太阳能相变蓄热PC构件升温养护建筑的复合相变材料热物性

预制混凝土(PC)构件蒸汽养护工艺以消耗大量化石能源为代价。本研究结合本文作者课题组研制的复合相变材料热特性以及预制混凝土构件蒸汽养护工艺特点,基于被动式太阳能相变蓄热PC构件升温养护建筑一体化设计理念,将复合相变材料应用于升温养护建筑主朝阳墙体内表面,结合Energy Plus能耗模拟软件及试验研究的方法,开展了关于不同热物性复合相变材料对新型升温养护建筑热工性能影响的研究。研究结果表明:较GH-33复合相变材料,主朝阳墙体内表面采用GH-37复合相变材料,墙体内表面温度夜间平均提高3.4℃;PC构件上部表面温度夜间平均提高1.4℃;实验期间复合相变材料的蓄放热速率较前者平均提高62%。研究可为PC构件养护工艺中可再生能源利用、低碳环保生产,提供一种新的途径和方法参考。

矩形相变蓄热器蓄热特性研究

提出了一种矩形相变蓄热器的结构形式,基于焓法建立了其蓄热过程的数学模型。研究了以CaCl2·6H2O作为相变材料时相变蓄热器的蓄热特性及制冷剂温度的变化规律。结果显示,该相变蓄热器可以在58min内完成相变蓄热,蓄热功率和蓄热量分别达到107.5 W和484.2kJ。

中温相变蓄热装置的蓄放热性能研究

以相变温度为80℃的相变蓄热装置为研究对象,根据建立的相变传热分析模型,应用数值模拟的方法,研究了蓄热体——相变材料的热物性参数、几何尺寸、填充率,以及热媒体——热水的流速等因素对蓄热装置蓄、放热规律及其特性的影响．研究结果表明,当板状定形相变材料的导热系数在0．4W/(m·K)左右、板厚为8 mm、相变材料的填充率在65%～75%、热媒体流速为5～8mm/s时,蓄热装置可获得较高的蓄、放热效率．

高温相变蓄热材料的封装研究及应用展望

高温相变蓄热材料在固-液相变时有液相产生而对容器造成腐蚀。综述了高温相变蓄热材料的封装研究进展及封装方法存在的问题,并对高温相变蓄热材料未来的应用进行了展望。

基于正交试验的级联相变蓄热装置相变材料高度的优化

级联潜热蓄热技术是平衡可再生能源利用与供需差距的一种有效技术,提高级联相变蓄热系统的蓄热特性具有重要意义。为研究不同相变材料高度对级联相变蓄热装置蓄热量和㶲效率的影响,采用三元二次回归正交试验结合数值模拟的方法,建立可靠且不失拟的回归方程对每层相变材料高度进行了优化。试验结果表明:每层相变材料高度对蓄热量和㶲效率会产生较明显的影响,并且每层高度的交互作用也会对蓄热量和㶲效率产生一定的影响,回归方程满足回归试验的显著性检验以及失拟性检验。通过回归方程得出在3600s时间段内蓄热量最大时的4层相变材料的最佳高度比为1:3:4:4,最大蓄热量为27.02MJ,在此时间段内㶲效率最大时的4层相变材料最佳高度比为4:3:4:1,㶲效率最大为71.26%。运用此方法可以建立任何时刻蓄热量以及㶲效率与相变材料高度之间的关系。

高温复合相变蓄热材料及其在工业窑炉蓄热式燃烧系统中的应用

简单概述了蓄热式燃烧系统中蓄热体材料的基本性质及其选择原则,介绍一种新型高温显热/潜热复合相变蓄热材料,探讨和分析该新型高温相变蓄热材料在工业窑炉蓄热式燃烧系统的应用方法。

梯级相变蓄热技术的研究现状及展望

相变蓄热技术具有相变过程温度变化小、蓄能密度大等优点,成为蓄热技术的研究焦点。作为相变蓄热技术研究热点之一的梯级相变蓄热技术能有效地强化传热,提高相变装置的充放热速率,具有广泛的应用背景。通过介绍梯级相变蓄热技术的工作原理和国内外的研究现状,提出了梯级高温相变蓄热装置亟待解决的关键问题,分析展望了梯级相变蓄热技术的应用前景。

太阳能相变蓄热系统浅析

简要介绍了太阳能蓄热技术的发展背景,阐述了太阳能与相变蓄能的特点,说明了太阳能相变蓄热系统的工作原理,并对系统的特点进行了分析,归纳了系统在应用中面临的问题以及进一步的发展方向。

高温相变蓄热技术的研究进展

蓄热技术不仅能缓解环境污染和能源浪费的问题,还可以解决热能供给与需求失的矛盾。文中对高温相变蓄热技术的应用和研究现状做了一个综述,从蓄热材料的选择、蓄热器的数值模拟和数学建模、系统研究三个方面对高温相变蓄热技术的研究进展热点以及现状进行了总结。尤其对高温相变蓄热技术在太阳能热发电中的应用现状,并对高温相变蓄热技术在太阳能热发电中的应用进行了分析和展望。

单/多层定形相变蓄热板系统的传热性能和调温效果研究

为研究脂肪酸/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基定形相变蓄热板的传热性能和节能效果,以三种相变温度不同的脂肪酸二元低共熔物/PMMA定形相变蓄热板为实验对象,对单层相变蓄热板和多层组合式相变蓄热板系统的基本热工参数和传热效果进行了测试,并将定形相变蓄热板应用在地板蓄/放热系统,采用相变模拟箱实验测试了定形相变蓄热板的调控温效果。

梯级相变蓄热装置蓄放热性能模拟研究

文章设计了包含多种蓄热材料的梯级相变蓄热装置,建立了该装置蓄放热过程的数学模型,模拟并对比了单级、梯级相变蓄热装置在相同工况下的蓄热量、有效能利用率、液相率、传热热流密度等性能的差异。在相同工况下,与单级硬脂酸相变蓄热装置相比,梯级相变蓄热装置的蓄热量提高16.9%,有效能利用率提高10.1%,蓄热/放热平均热流密度分别提高97.6%,64.9%,蓄热/放热用时分别缩短50.5%和39.2%。梯级相变蓄热装置的蓄热用时随传热流体进口流速的增加呈现先下降后上升的趋势。梯级相变蓄热装置的蓄热用时长短受传热流体进口流速工况的影响。

相变蓄热装置传热模型的建立

提出了一种采用新型相变材料的内通流体并联螺旋盘管相变蓄热装置,针对所设计相变蓄热式装置的传热特点,在对其传热过程进行合理简化的基础上,提出了相应的相变换热的二维非稳态焓法模型,并对传热基本控制方程进行了空间和时间上的离散化,从而提出了内通流体相变蓄热装置的数值模拟方法。