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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△G83

4.2.2 按积分方程式计算△G84

4.2.3 高温下根据热力学特性计算单个物质△G85

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