相变材料的优化选择及定形相变墙体的研究

摘要

能源是国民经济和社会发展的重要战略物资。随着人们生活水平的提高,人们对居住与工作环境的舒适度要求也越来越高,相应的建筑能耗也随之增高,造成能源消耗过快,怎样在能耗、环境和人的舒适度中找到合理的平衡点已成为建筑设计、建筑节能领域的永恒主题。而相变蓄能技术的应用为之提供了一种有效的途径。通过将相变蓄能材料加入到普通建筑材料中,可以制成具有高热容的轻质建筑材料,利用相变蓄能复合材料构成建筑围护结构(包括墙体、地板、吊顶),可以降低室内温度波动,提高舒适度,还可以降低建筑采暖空调能耗,从而实现建筑节能。
　　 本课题旨在探索研究定形相变储能墙体的制备及其在实际应用的可行性。课题主要采用实验研究的方法,结合ANSYS软件数值模拟了墙体中的传热过程。利用红外灯、电子天平配制相变材料混合物,并利用差式扫描量热仪(DSC)测试相变材料的热物理性能,包括其相变温度和相变潜热；通过数百次反复融化凝固的热循环实验,分析相变材料的热稳定性；利用熔融共混法制备定形相变材料,利用DSC研究定形相变材料的热性能,并进行热循环实验,分析其热稳定性；在相变材料中添加金属粉末,测试不同添加比例后的导热系数,寻找有效的强化传热手段；采用直接混合法和分层插入法制备定形相变墙体,并研究定形相变墙体的传热性能,对比研究普通墙体和相变墙体的节能效果；对相变墙体建立数学模型,利用ANSYS软件进行数值模拟,并与实验测试结果进行比较。
　　 本论文的研究结果对相变储能墙体在建筑中的实际应用提供了参考和依据。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题背景及研究意义

1.1.1 中国能源现状

1.1.2 中国建筑能耗现状和建筑节能

1.2 相变蓄能技术及主要应用领域

1.2.1 相变蓄能概述

1.2.2 相变蓄能材料

1.2.3 相变蓄能技术的应用

1.3 相变蓄能技术国内外研究现状

1.3.1 相变蓄能技术的国外研究现状

1.3.2 相变蓄能技术的国内研究现状

1.4 课题研究内容

1.4.1 研究内容

1.4.2 研究方法及实验手段

1.4.3 研究目标

1.4.4 拟解决的关键问题

1.5 课题创新之处

1.6 课题来源

第2章 石蜡类及脂肪酸类混合物热稳定性对比研究

2.1 相变材料的配制和热稳定性对比研究

2.1.1 实验仪器

2.1.2 实验材料

2.1.3 实验试样

2.1.4 实验过程

2.1.5 误差分析

2.1.6 实验结果和分析

2.2 定形相变材料的配制和热稳定性对比研究

2.2.1 实验仪器

2.2.2 实验材料

2.2.3 实验试样

2.2.4 实验过程及结果分析

2.3 本章小结

第3章 相变石蜡强化传热实验研究

3.1 添加剂对相变石蜡导热系数的影响

3.1.1 实验仪器

3.1.2 实验材料及实验试样的制备

3.1.3 实验过程及误差分析

3.1.4 实验结果和分析

3.2 添加剂对石蜡相变温度和相变潜热的影响

3.2.1 实验试样的制备及实验过程

3.2.2 实验结果和分析

3.3 支撑物高密度聚乙烯对石蜡导热系数的影响

3.3.1 实验试样的制备及实验过程

3.3.2 实验结果和分析

3.4 本章小结

第4章 定形相变墙体的制备及其传热性能的实验研究

4.1 实验方法

4.1.1 实验材料和实验仪器

4.1.2 试样的制备

4.2 实验过程

4.3 实验结果和分析

4.3.1 相变墙和普通墙的热工性能对比分析

4.3.2 不同方法制备的相变墙热工性能对比分析

4.4 本章小结

第5章 定形相变墙体传热性能的模拟分析

5.1 ANSYS有限元分析软件

5.2 相变材料的表面恒温时间

5.2.1 相变材料导热系数的影响

5.2.2 相变潜热的影响

5.3 水泥墙传热性能的数值模拟

5.3.1 物理模型

5.3.2 数学模型

5.3.3 初始条件与附加载荷

5.3.4 模拟结果和分析

5.4 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

硕士期间发表论文情况

致谢