含多孔骨架儲能材料的相變傳熱特性研究.pdf

1、在能源危機(jī)的時代背景下，作為傳統(tǒng)能源的化石燃料面臨不可再生的消耗，人們開始考慮新能源的開發(fā)與利用，建筑節(jié)能已成為廣泛關(guān)注的話題，相變儲能技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。通過在室內(nèi)安裝相變儲能材料的蓄熱設(shè)備，或在墻壁、門窗和地板中加入相變儲能材料，利用其相變過程儲存與釋放熱量的特性有效降低建筑物室內(nèi)溫度波動，提高舒適性。其中固液相變儲能材料的應(yīng)用受到廣泛重視，對固液相變過程特性的研究成為建筑節(jié)能領(lǐng)域的重要方向。
　　本文主要以石蠟為研究介質(zhì)，采用實(shí)驗(yàn)

2、研究和數(shù)值模擬方法相結(jié)合的方法，深入研究了石蠟相變的過程特性和換熱機(jī)理。首先通過DSC（差示掃描量熱法）和Hotdisk技術(shù)測試石蠟的相變溫度、相變潛熱值、導(dǎo)熱系數(shù)和比熱容等物性參數(shù)；以此為基礎(chǔ)，搭建了固液相變實(shí)驗(yàn)臺，實(shí)驗(yàn)研究含多孔骨架石蠟的融化過程及其特性，通過CCD相機(jī)觀測相變過程，重點(diǎn)關(guān)注相界面的形成和遷移；通過在多孔骨架中埋設(shè)布置微型熱電偶來定量測量其溫度分布，研究在不同的加熱功率下石蠟的相變過程特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，石蠟在蓄熱過

3、程中等溫線在邊界處和固液相界面處最為密集，溫度梯度大。沿?zé)崃鞣较驕囟戎饾u降低，隨著蓄熱過程的進(jìn)行，最終趨于一致。沿高度方向上溫度變化趨勢大致相同，隨著高度增加溫度增大，隨著蓄熱過程的進(jìn)行最終趨于平穩(wěn)。增加熱流密度可以加快蓄熱材料的相變傳熱過程，但相變響應(yīng)時間并不與其成正比。蓄熱材料的物性會影響相變換熱的過程，比熱容影響其液化前的升溫速率，比熱容越小，升溫速率越大；相變潛熱影響融化階段的升溫速率，潛熱愈大，潛熱階段溫度變化愈平穩(wěn)。

4、　　為了與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相互驗(yàn)證并得到本實(shí)驗(yàn)?zāi)壳盁o法測得的相關(guān)結(jié)論，如速度場分布與液相率的變化等，進(jìn)一步研究蓄熱材料的相變換熱機(jī)理，本文建立了數(shù)值模擬計算模型，采用了金屬鋁和尼龍兩種骨架材料，研究了在蓄熱材料中不同物性的多孔骨架對其傳熱和流動的影響。結(jié)果表明含金屬鋁骨架的石蠟導(dǎo)熱性能良好，溫度和速度變化最為均勻，腔體內(nèi)加入金屬鋁骨架使得相變材料在各方向上溫度變化更緩和，骨架的存在強(qiáng)化了導(dǎo)熱，減弱了自然對流換熱；相變過程的流線分布在腔體邊界處和