相变材料在建筑节能中的应用及其模拟实验

发布时间：2017-09-29 05:02

  本文关键词：相变材料在建筑节能中的应用及其模拟实验

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【摘要】：相变材料是一种新型的节能保温材料,相变材料在发生物相变化的过程中伴随着能量的变化,正是由于这种变化使得相变材料可以将能量更好的分配及储存。对于我国目前如此巨大的人口基数以及每年新增的住房面积。建筑用能目前是我们国家能源消耗的一个重要组成部分,正是由于这个原因建筑节能的重要性开始受到了人们的重视。传统的墙体保温材料节能效果比较低,以往在墙体设计建造的过程中为了达到比较好的墙体保温效果,需要增加施工的厚度。但是增加了墙体施工的厚度这样就变相增加了成本,与此同时随着墙体自重的变大负荷也相对来说会有较大的增加。所以对于传统的墙体保温材料来说急需一种新的材料来改变目前维护墙体蓄热材料的构成。本文根据相变材料相变方式以及相变温度的不同对于不同种类的相变材料作了简要的介绍。比如一些低温的相变材料像水和盐类Na2SO4·10H2O(芒硝)、CH3COONa·3H2O、CaCl2·10H2O和CaBr2·6H2O等。除此之外,本文还简要介绍了石蜡类相变材料比如石蜡的构成以及石蜡的一些热物性能。分析了在建筑围护结构中保温材料应用情况、建筑物的节能现状、复合墙体的保温形式、以及相变墙体的节能机理分析等。在介绍ANSYS有限元软件的同时对于ANSYS在热力学模块相变分析时的一些思路进行了说明。对于相变材料利用ANSYS进行了数值模拟。模拟了素混凝土板的温度场,对于素混凝土板进行一定时间的稳定热流强度加热以后,不同时间段的温度以及热流情况得出了相应的图表。同样的作为对比,在相同的热流强度,相同的加热条件的情况下模拟了相变板材的温度场,也得出了不停时间情况下的温度以及热流状况。通过利用ANSYS进行数值模拟可以知道相变材料确实有较好的蓄热效果。在建筑中使用相变材料,不仅节能而且保温效果良好。
【关键词】：保温材料 相变材料 节能 ANSYS数值模拟 围护结构
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU59
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 1 绪论13-26
• 1.1 相变材料在建筑方面的应用13-15
• 1.1.1 相变材料概述13-14
• 1.1.2 相变材料在建筑中的应用14-15
• 1.2 相变材料的分类以及应用15-21
• 1.2.1 相变材料按照相变方式的不同来划分15
• 1.2.2 相变材料按照温度的不同来划分15-21
• 1.2.3 建筑材料中所使用的相变材料在耐久性方面的要求21
• 1.3 相变材料与建筑材料相结合的方式21-22
• 1.3.1 直接结合21-22
• 1.3.2 间接结合22
• 1.4 相变材料所制作的建筑材料以及应用22-26
• 1.4.1 相变储能石膏板23
• 1.4.2 相变储能混凝土23-24
• 1.4.3 应用于建筑保温隔热材料中的相变材料24
• 1.4.4 相变材料在砂浆中的应用24-25
• 1.4.5 相变材料在涂料中的应用25-26
• 2 ANSYS的简介26-33
• 2.1 ANSYS软件概况的介绍26
• 2.2 ANSYS的发展26-27
• 2.3 ANSYS中相变分析的基本思路及求解设置27-30
• 2.3.1 潜在热量和焓27-28
• 2.3.2 相变分析基本思路28-30
• 2.4 利用ANSYS对相变材料在建筑维护结构中应用的模拟分析30-33
• 2.4.1 ANSYS对于相变材料模拟概况30
• 2.4.2 ANSYS对于相变材料模拟的一些国内研究现状30-31
• 2.4.3 利用ANSYS进行模拟的时候对焓值的设定31
• 2.4.4 相变材料应用于围护类墙体中应满足的要求31-33
• 3 建筑围护结构33-45
• 3.1 建筑节能与墙体保温33-37
• 3.1.1 建筑节能现状34-35
• 3.1.2 复合墙体的保温形式35-36
• 3.1.3 复合墙体保温材料选用的原则36
• 3.1.4 保温复合墙体对于保温复合材料的要求36-37
• 3.1.5 夹心保温复合墙体对于保温材料的要求37
• 3.2 相变墙体节能机理分析37-42
• 3.2.1 相变材料保温墙体中相变材料掺量的确定40
• 3.2.2 相变材料在建筑材料中的应用方式40-42
• 3.3 固-液相变热参数的测定方法42-45
• 3.3.1 常用的热分析法介绍42-43
• 3.3.2 导热数值问题思想及微分方程的离散求解43-45
• 4 利用ANSYS模拟相变板材温度场45-56
• 4.1 在数值模拟相变板材的过程中需要了解的参量45-47
• 4.2 对于相变板材温度场进行数值模拟47-48
• 4.2.1 数值模拟的目的47-48
• 4.2.2 建立ANSYS模拟的数学模型48
• 4.2.3 ANSYS模拟的过程中对于相变材料的简化48
• 4.3 数值模拟相变板材48-56
• 5 利用ANSYS对相变板材进行数值模拟56-71
• 5.1 对于素混凝土板进行数值模拟56-62
• 5.2 对于相变材料利用ANSYS进行数值模拟62-70
• 5.2.1 定义材料属性62-63
• 5.2.2 对于相变材料进行数值模拟及分析63-70
• 5.3 ANSYS分析结果总结70-71
• 6. 总结与展望71-73
• 6.1 总结71-72
• 6.2 展望72-73
• 参考文献73-76
• 致谢76-77
• 作者简介77

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