常规工况空调有机相变蓄冷材料研究

摘要

能源问题制约着现代经济社会的发展，我国的能源问题日益严重。同时随着人们对居住和出行舒适度要求的提高，建筑空调和车用空调能耗所占比例逐渐增加。相变蓄冷材料以其“削峰填谷”的性质和多余能量回收利用等节能优点被应用于制冷空调系统中。 本文在文献和资料调研的基础上，分析常规工况空调选用蓄冷材料的标准，并采用实验测试的方式探究和研制适宜的相变材料。采用差式扫描量热法对单质有机类材料进行了相变性能分析。结果表明：癸醇、十四烷、十五烷的相变性能符合常规工况空调选用蓄冷材料的标准。 根据单质材料的测试结果及凝固点降低定律进行二元混合相变材料的研制和分析，结果表明肉豆蔻酸异丙酯与十六烷、十二醇与癸酸、十二酸与辛酸、辛酸与十四醇组成的二元混合相变材料的相变性能符合常规工况空调选用蓄冷材料的标准。 采用瞬态热源法对有机相变材料的导热性能进行分析，结果表明有机类相变材料的导热性能较差。为了提高有机相变材料应用于相变蓄能系统时的导热性能，采用Fluent数值模拟软件进行了强化传热研究。以石蜡作为研究对象建立了相变换热三维实体模型，分析了添加铜丝和内嵌肋片对石蜡熔融吸热过程的影响。结果表明：添加铜丝有利于加快相变材料的熔融速度，但会对能量蓄存量有一定影响，同时铜丝的排布和数量会影响相变蓄能过程；内嵌肋片对相变蓄能过程的影响受肋片高度的影响较大，在本文所建立的模型中，肋片与石蜡的高度比应不低于0.975，并且肋片打孔会降低蓄能率。

目录

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字母注释表

第一章 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 蓄能技术

1.3 相变蓄能材料分类

1.4 常规蓄冷材料

1.5 国内外研究进展

1.6 本文研究内容

第二章 单质有机相变蓄冷材料相变性能测试

2.1 空调用相变蓄冷材料的选择标准

2.2 测试方法

2.3 测试仪器、材料选用及测试方法

2.4 测试结果及分析

2.5 本章小结

第三章 二元混合相变材料研制及相变性能测试

3.1二元混合共晶相图及凝固点降低定律

3.2 混合相变材料选取及配制

3.3 测试结果及分析

3.4 本章小结

第四章 导热系数

4.1 导热系数测试方法

4.2 导热系数测试仪器原理及使用

4.3 导热系数测试结果

4.4 本章小结

第五章 相变蓄能强化传热Fluent模拟

5.1 物理模型

5.2 物性设定

5.3 铜丝对蓄热过程的影响

5.4 嵌入肋片模型

5.5 本章小结

第六章 展望和结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢