国家自然科学基金(51276159)
- 作品数：10 被引量：43H指数：6
- 相关作者：俞自涛范利武胡亚才方昕洪荣华更多>>
- 相关机构：浙江大学浙江省能源与核技术应用研究院云南电力试验研究院(集团)有限公司电力研究院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金中国博士后科学基金浙江省自然科学基金更多>>
- 相关领域：动力工程及工程热物理理学一般工业技术更多>>
- 倾斜角度对基于相变材料的散热器在脉冲式热负荷作用下瞬时性能的影响（英文）被引量：2
- 2014年
- 研究目的:通过实验方法定量研究在相变材料较为剧烈的熔化传热过程中散热器倾斜角度的改变对其瞬时性能所产生的影响。创新要点:定量研究在倾斜角度从水平到垂直时,储能式散热器在脉冲式热负荷作用下瞬时性能的变化规律,并在所研究的工况范围内给出了最优的倾斜角度参考值。研究方法:采用电加热方法模拟电子器件所产生的热源,通过调节电压改变脉冲式热负荷的强度和作用时间,并根据热电偶测量所得的加热表面温度变化来表征储能式散热器的瞬时性能。重要结论:在一定的倾斜角度下工作,可以有效提升基于相变材料的储能式散热器的瞬时性能。在加热功率为40 W、以75℃为目标时,其有效保护时间的相对增长可达约67%。
- Jiang LULi-wu FANYi ZENGYu-qi XIAOXu XUZi-tao YU
- 关键词：散热器倾斜角相变材料储热热管理
- 纳米复合相变材料固液相变储能过程研究进展被引量：3
- 2014年
- 对纳米复合相变材料固液相变储能过程的若干最新研究进行了回顾,从相变储能系统的动态性能和典型的凝固、熔化传热过程两方面总结了相关研究的进展,并重点评述了数值模拟研究中纳米复合相变材料有效热物性预测方法的适用性及其与实验结果之间的偏差,最后对纳米复合相变材料固液相变储能过程的未来发展和重点研究方向进行了展望。
- 吴雨越曾轶肖玉麒范利武洪荣华俞自涛胡亚才岑可法
- 关键词：固液相变熔化凝固
- 碳纳米管填料对相变储能式热沉性能的影响被引量：6
- 2014年
- 为了评估纳米复合相变材料在相变储能式热管理技术中的应用潜力,采用实验方法研究碳纳米管填料对相变储能式电子器件热沉瞬态性能的影响.选用十六醇为基底相变材料,以多壁碳纳米管为填料制备了不同质量分数(0.3%、1%和3%)的纳米复合相变材料,对复合相变材料的关键热物性进行表征.在短时较高热流密度(高达7.0W/cm2)加热条件下,比较热沉(分为有翅片和无翅片2种结构)的瞬态性能随纳米复合相变材料中碳纳米管质量分数的变化规律.实验结果表明,在添加了碳纳米管填料之后热沉的性能较采用纯十六醇的工况有所削弱.虽然加入碳纳米管后纳米复合相变材料的导热系数有所提升,但黏度的急剧增加极大地削弱了熔化过程中的自然对流效应,从而抵消了导热强化所带来的性能提升.
- 肖玉麒甘曦梓曾轶范利武洪荣华俞自涛胡亚才
- 关键词：热沉相变储能碳纳米管
- 混合纳米填料对复合相变材料导热系数的影响被引量：11
- 2015年
- 为了研究混合纳米填料对复合相变材料导热系数的影响,制备以碳纳米管和银(或氧化铝)纳米颗粒为二元混合填料的有机类复合相变材料.采用瞬态平面热源法导热仪对复合相变材料在室温下固态时的有效导热系数进行测试.研究中综合考虑填料总加载量、碳纳米管/纳米颗粒的配比以及基底相变材料对复合相变材料有效导热系数的影响.实验结果表明,碳纳米管和纳米颗粒填料之间是互相抑制的,混合纳米填料所导致的复合相变材料导热系数增长甚至低于仅添加单一碳纳米管或纳米颗粒时的效果.在本研究所关注的较低的总加载量下(最高体积分数为1.5%),尚不足以构建出能够实现混合填料协同效果的有效导热网络.纳米填料分布的微观表征图片证实,虽然混合填料各自的分布都较为均匀,但导热机理的差异和较高的界面热阻使得不同纳米填料之间无法体现出理想的协同效应,反而导致当单一纳米填料之间的导热通路被破坏时会呈现出反效果.
- 丁晴方昕范利武程冠华俞自涛胡亚才
- 关键词：相变储热复合相变材料导热系数
- 氧化石墨烯水悬浮液的非等温结晶过程被引量：2
- 2014年
- 采用添加石墨烯纳米材料形成悬浮液的方法可以有效地提高相变储能材料的导热系数,石墨烯纳米材料的存在将对悬浮液的固液相变行为产生可观的影响.利用差示扫描量热仪对低质量分数的氧化石墨烯水悬浮液进行非等温结晶实验观测,对比分析不同质量分数(最高为1%)的悬浮液在不同降温速率情况下过冷度的变化规律.实验结果表明,由于氧化石墨烯的存在,悬浮液的过冷度较纯水有所降低.随着质量分数的提高,悬浮液的过冷度呈逐步下降的趋势,当最高质量分数为1%时,悬浮液的过冷度较纯水下降了近5℃.悬浮液的过冷度随着降温速率的增大会略微升高,但降温速率对过冷度随悬浮液质量分数的相对变化没有影响.采用氧化石墨烯水悬浮液作为蓄冷工质能够有效地降低水的过冷度,但对整个非等温结晶过程未体现出加速的效果.
- 王晓姚晓莉候鉴峰范利武徐旭俞自涛胡亚才
- 关键词：水悬浮液氧化石墨烯过冷度非等温结晶结晶度
- 石墨纳米片尺寸对复合相变材料储热特性的影响被引量：6
- 2015年
- 为了探究二维纳米材料的尺寸对复合相变材料储热特性的影响,将膨胀石墨分别超声振荡10、30和90 min,得到3种不同尺寸的石墨纳米片：GNS-10、GNS-30、GNS-90,添加到十六醇中制备出纳米复合相变材料。利用SEM、XRD和Hot Disk等方法对其微观结构和性能进行表征和测试的同时,对比研究了Maxwell、Bruggeman及Nielsen模型对热导率的计算结果。结果显示,石墨纳米片尺寸越大,对复合相变材料热导率的提升幅度越大。当GNS-10添加量为10%（质量分数）时,热导率提升了约517%。Nielsen模型在形状因子A取100~180时可以较好地预测实验值。与大幅增长的热导率相比,复合相变材料相变温度、相变焓的变化可忽略不计。此外,石墨纳米片的加入明显缩短了储热材料的凝固速率,有效热导率的提高是产生这种效果的主要原因。
- 丁晴方昕闫晨范利武俞自涛
- 关键词：复合相变材料热导率储热
- 球形容器内复合相变材料的约束熔化传热过程被引量：6
- 2016年
- 为评估高导热填料对复合相变材料熔化传热过程的影响,采用实验方法定量分析典型球形容器中添加石墨纳米片的十二醇基复合相变材料的约束熔化传热过程.以熔化过程中的瞬时质量熔化率为比较对象,对石墨纳米片的质量分数和恒温加热边界条件进行参数化研究.实验结果表明,随着质量分数的增加,复合相变材料的熔化传热过程从以自然对流为主导逐渐转变为以导热为主导.在所研究的工况范围内,虽然复合相变材料的导热系数有一定程度的提高,但不足以弥补黏度增长所引起的自然对流削弱效应,反而使得熔化过程有所减缓.通过数据拟合得到了熔化率随傅里叶数、斯蒂芬数和格拉晓夫数等特征无量纲数变化的实验关联式,其预测结果的误差小于15%.
- 刘闵婕朱子钦许粲羚范利武陆海俞自涛
- 关键词：相变材料球形容器自然对流
- 基于石墨烯气凝胶的定形相变材料储热性能研究被引量：6
- 2016年
- 使用石墨烯气凝胶(graphene aerogel,GA)为导热骨架,十六醇作为相变材料,制备出一种用以储热的定形相变材料。利用FITR、XRD、SEM、激光闪光法和DSC等手段对样品的微观形貌、化学结构以关键热物性进行了表征,同时也测试了样品实际吸/放热的速率。结果表明,GA的多孔结构可以有效防止相变材料的泄露。同时,高导热的石墨烯在相变材料中建立起额外的导热通路,使得样品的导热系数提高了20%。重复吸放热50次后发现,样品的融化/凝固焓并没有因为GA的加入明显下降,分别为229.2和229.5kJ/kg。吸/放热温度曲线表明,在以导热为主的传热过程中,拥有更高导热系数的定形相变材料比纯十六醇具有更快的融化/凝固速率。而在自然对流为主的传热过程中,由于GA较强的毛细作用,十六醇的流动性被削弱,定形相变材料的融化/凝固速率低于纯十六醇。
- 方昕廉刚胡亚才俞自涛
- 关键词：石墨烯气凝胶相变材料导热系数
- 相变材料在含翅片球形容器内的约束熔化传热过程被引量：9
- 2015年
- 为了定量评估翅片对球形容器内相变材料储热性能的影响,本文采用数值模拟与试验相结合的方法研究了等温加热条件下添加不同高度环形翅片时球形容器内的约束熔化传热过程.数值模拟中采用焓模型描述相变过程,并利用有限容积法求解控制方程.与可视化试验结果的对比表明,该方法可以较好地预测熔化过程中固液相界面的演化趋势.通过对数值模拟得到的熔化过程中自然对流流形和温度场的分析可以发现,添加环形翅片不仅起到了增强导热的作用,还能够强化翅片附近特定区域的自然对流传热.在本文所研究的工况下,添加高度与球体半径之比为0.25,0.50和0.75的翅片可以使总熔化时间分别减少约10.6%,20.2%和28.7%,显著加快了球形容器的储热速率.
- 朱子钦肖胜蓝施松鹤范利武陆海俞自涛
- 关键词：相变材料球形容器翅片强化传热
- 大功率短时加热条件下相变储能式热沉瞬态性能及其优化的实验研究被引量：2
- 2014年
- 为了评估相变储能式散热技术在间歇式大功率电子器件热管理中的适用性,本文采用实验方法研究了在短时大功率(60~120 W)较高热流密度(5.3~10.5 W·cm^(-2))加热条件下相变储能式热沉的瞬态性能.实验结果表明,在不同的加热功率下,采用相变储能式热沉可以将冷却目标的温升最多降低约40℃,而其平均等效热阻能比传统热沉降低30%以上,体现了明显的性能优势.此外,通过添加翅片的方法可以进一步改善相变储能式热沉的性能.如果设定电子器件正常的工作温度为80℃,有翅片的热沉能将有效保护时间延长多达130%.在大功率短时加热条件下,采用相变储能式热沉能够达到理想的散热效果,而通过强化传热手段可以进一步优化其性能.
- 肖玉麒曾轶范利武洪荣华俞自涛胡亚才
- 关键词：相变储能热沉热管理
