纖維復(fù)合相變混凝土內(nèi)傳熱的模擬與試驗研究.pdf

1、隨著人們對室內(nèi)環(huán)境的舒適度要求越來越高，相應(yīng)的建筑能耗也隨之增高。利用相變儲能技術(shù)，將相變材料與建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)結(jié)合，對建筑物進(jìn)行蓄熱和儲冷，能夠達(dá)到節(jié)能的目的。因此，相變墻體材料的傳熱特性成為研究熱點。論文以復(fù)合相變儲能材料為研究對象，對復(fù)合相變儲能材料的熱物性以及相變傳熱進(jìn)行了研究。
　　 首先，以石蠟顆粒作為相變儲能材料，制備了普通混凝土、相變混凝土以及鋼纖維/玄武纖維復(fù)合相變混凝土試樣。采用穩(wěn)態(tài)雙平板法和恒熱流準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)平板法對

2、其有效導(dǎo)熱系數(shù)和比熱容進(jìn)行測定。試驗結(jié)果表明：加入石蠟顆粒使得混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)有所減小，比熱容顯著增加；當(dāng)相變混凝土試樣的溫度高于相變溫度時，其等效比熱容增大，導(dǎo)熱系數(shù)也增大；添加了鋼纖維的復(fù)合相變混凝土的抗壓、抗折強(qiáng)度均大于玄武纖維復(fù)合材料，兩者的導(dǎo)熱性能相差不大。
　　 應(yīng)用加權(quán)平均法來估算復(fù)合相變混凝土的等效比熱容，將試驗值與理論值比較得到：未發(fā)生相變時，等效比熱容的計算值與試驗值的誤差較小：隨著溫度的升高，誤差增大，需要

3、建立多因素預(yù)測模型來修正計算公式。
　　 復(fù)合相變混凝土的等效導(dǎo)熱系數(shù)計算式是基于最小熱阻力法則和比等效導(dǎo)熱系數(shù)相等法則推導(dǎo)得到的。結(jié)果表明：當(dāng)復(fù)合相變材料中纖維含量低于1％時，導(dǎo)熱系數(shù)的試驗值與估算值基本一致；但當(dāng)鋼纖維含量增大時，導(dǎo)熱系數(shù)的試驗值與理論預(yù)測值相差較大，主要是由于制備過程中纖維分布不均勻、引入氣體等因素造成的。
　　 建立了鋼纖維/玄武纖維復(fù)合相變材料的二維傳熱模型，對傳熱過程進(jìn)行數(shù)值模擬，得到了這兩種

4、材料在熔化和凝固狀態(tài)時的溫度場，并研究了纖維復(fù)合相變混凝土的熔化過程，模擬結(jié)果與試驗結(jié)果相一致。
　　 采用顯熱容法對纖維復(fù)合相變混凝土墻體與普通墻體的非穩(wěn)態(tài)傳熱過程進(jìn)行了模擬與分析。結(jié)果表明：與普通墻體相比，添加了相變石蠟的混凝土墻體能夠起到較好的隔熱作用，其室內(nèi)側(cè)的溫度比普通墻體內(nèi)側(cè)溫度低0.6-0.7℃。此外，向相變混凝土墻體中添加纖維可以增強(qiáng)隔熱效果；理論上，隨著相交混凝土墻體內(nèi)石蠟含量的增加，可以更有效的將夏季室內(nèi)溫度