高性能复合相变蓄热材料的制备与蓄热燃烧技术PDF电子书下载

1 绪论 1

1.1 热能储存的方式 1

1.1.1 显热蓄热 1

1.1.2 潜热蓄热 4

1.1.3 化学反应蓄热 6

1.2 相变蓄热的研究进展 7

1.2.1 中低温相变蓄热的研究进展 7

1.2.2 高温相变蓄热的研究进展 9

1.3 相变蓄热的数值模拟与热力学优化 14

1.3.1 相变蓄热系统的数值模拟 14

1.3.2 相变蓄热的热力学优化 15

1.4 相变蓄热技术的应用 16

1.4.1 工业过程的余热利用 17

1.4.2 太阳能热储存 18

1.4.3 太空中的应用 19

1.4.4 其他方面的应用 20

1.5.1 蓄热燃烧技术的实验研究进展 22

1.5 蓄热燃烧技术的研究现状 22

1.5.2 蓄热燃烧技术数值模拟研究进展 26

1.5.3 蓄热燃烧装置设计研究现状 28

2 相变蓄热材料的分类与选择 32

2.1 相变蓄热材料的分类 32

2.2 主要相变蓄热材料的性能 42

2.2.1 熔融盐 42

2.2.2 结晶水合盐 44

2.2.3 金属及其合金 48

2.2.4 石蜡 49

2.2.5 脂酸类 51

2.2.6 其他 51

2.3 相变蓄热材料的选择 51

3 相律和相图 53

3.1 相图在相变过程研究中的重要性 53

3.2 相律 54

3.2.1 基本概念 54

3.2.2 相律的推导 58

3.3.1 单元系相图 64

3.3 相图与不同晶系的性能分析 64

3.3.2 二元系相图 67

3.4 相图的应用及问题 80

4 复合相变蓄热材料制备中的热力学分析 82

4.1 热力学分析在复合相变蓄热材料制备中的重要性 82

4.2 热力学计算的一般方法 83

4.2.1 利用不同的热力学数据，根据公式△G？、T=△H？、T-T△S？、T计算△G 83

4.2.2 按积分方程式计算△G 84

4.2.3 高温下根据热力学特性计算单个物质△G 85

4.3 热力学计算在复合相变蓄热材料制备中的应用 86

4.3.1 热力学计算在相图上的应用 86

4.3.2 热力学计算在基体与相变材料选择上的应用 92

5 复合相变蓄热材料的性能评价与检测 102

5.1 复合相变蓄热材料的性能评价 102

5.1.1 气孔与气孔率 102

5.1.2 体积密度与比重 103

5.2 复合相变蓄热材料的力学性能与测定 105

5.2.1 复合相变蓄热材料的常温力学强度 105

5.1.3 透气度 105

5.2.2 复合相变蓄热材料的高温力学强度 106

5.2.3 弹性模量 107

5.3 复合相变蓄热材料的热学性能与测定 108

6 复合相变蓄热材料的制备与性能 112

6.1 中低温复合相变蓄热材料的制备与性能 112

6.1.1 原料及制备工艺 112

6.1.2 石蜡／多孔石墨（CENG）基蓄热复合材料的制备与性能 112

6.1.3 石蜡／聚乙烯（PPC）蓄热复合材料的制备与性能 115

6.2.1 原料及原料选择的原则 118

6.2 熔融盐－金属基复合相变蓄热材料的制备与性能 118

6.2.2 原理及工艺 119

6.2.3 样品的检测 120

6.2.4 性能 123

6.3 熔融盐－陶瓷基复合相变蓄热材料的制备与性能 125

6.3.1 原料及其性能 125

6.3.2 制备工艺及产品相片 129

6.3.3 性能 129

7.1.1 相变传热中的主要数学模型 133

7 相变蓄热的传热模型与数值模拟 133

7.1 相变传热的数学模型 133

7.1.2 数学模型的求解方法 137

7.2 一维相变传热问题 138

7.2.1 精确分析 138

7.2.2 近似分析与数值分析 143

7.3 多维相变传热问题 143

7.3.1 有限差分法 144

7.3.2 有限元法 145

7.4 复合相变蓄热材料的有效导热系数的数值模拟 146

7.5 蜂窝体蓄热体传热的数值模拟 151

7.5.1 物理模型 151

7.5.2 蓄热体的传热数学模型 152

7.5.3 模拟结果 153

8 蓄热体的制备及蓄热室的性能测试 157

8.1 蓄热体的类型及其制备 157

8.1.1 蓄热室的性能对蓄热体材料的要求 157

8.1.2 常规蓄热体的原料及制备 160

8.1.3 复合相变蓄热体的原料及制备 164

8.1.4 复合相变蓄热体的基本特性 165

8.2 蓄热室热工性能的实验研究 166

8.2.1 蓄热室性能测试实验设计 167

8.2.2 实验系统组成 167

8.2.3 实验设备的安装及调试 170

8.3 蓄热室性能测试实验方案 172

8.3.1 阻力特性 172

8.3.2 热工性能测试 173

8.4 复合蓄热材料填充的蓄热室的热工性能的变化规律 179

8.5 蓄热室热工特性的数值模拟 181

8.5.1 数学模型 182

8.5.2 数值计算求解 187

8.5.3 数值计算结果及分析 189

9 高温空气蓄热燃烧的冷态模化试验研究 200

9.1 高温空气蓄热燃烧装置的冷态模型设计 200

9.1.1 冷态等温模化技术 200

9.1.2 燃气蓄热燃烧器的冷模设计 201

9.2.1 冷态试验炉及系统 204

9.2 冷态模化实验台及测试工况 204

9.2.2 测试工况 206

9.3 冷态模化试验结果及分析 207

9.3.1 轴向浓度分布及特性 207

9.3.2 径向浓度分布及特性 212

10 高温空气蓄热燃烧冷态数值模拟研究 218

10.1 冷态实验数值模拟 218

10.1.1 冷态数值模拟方程及算法 218

10.1.2 数值模拟计算条件 219

10.2.1 烧嘴喷口数对氧浓度在喷口轴心线上分布的影响 221

10.2 计算结果与实验结果的比较及分析 221

10.2.2 烧嘴喷口射流夹角对氧气浓度分布的影响 223

10.2.3 喷口间距对氧气浓度分布的影响 224

10.2.4 射流的卷吸量分析 225

11 高温空气蓄热燃烧热态数值模拟 228

11.1 高温空气蓄热燃烧热态数值模拟的控制方程及条件 228

11.1.1 热态模拟控制方程 228

11.2.1 组分浓度分布及其影响因素 231

11.1.2 计算区域的网格划分 231

11.2 数值模拟结果与分析 231

11.2.2 炉内温度的分布及特性 249

11.3 高温空气蓄热燃烧数值模型改进建议 255

12 高温空气蓄热燃烧系统及热态试验 258

12.1 高温空气蓄热燃烧系统关键设备 258

12.1.1 带蓄热体的高温空气蓄热燃烧器 258

12.1.2 蓄热体 259

12.1.3 换向阀 259

12.1.4 检测和控制系统 261

12.2 高温空气蓄热燃烧热态试验 263

12.3 试验结果及分析 265

12.3.1 炉温分布 265

12.3.2 高温空气蓄热燃烧系统蜂窝蓄热体温度效率 268

12.3.3 排烟温度 273

12.3.4 成分分布 275

参考文献 280