0014-機械切削式土豆去皮機設(shè)計【全套14張CAD圖+文獻翻譯+說明書】
0014-機械切削式土豆去皮機設(shè)計【全套14張CAD圖+文獻翻譯+說明書】,全套14張CAD圖+文獻翻譯+說明書,機械,切削,土豆,馬鈴薯,洋芋,去皮,設(shè)計,全套,14,cad,文獻,翻譯,說明書,仿單
開題報告
設(shè)計(論文)題目： 機械切削式土豆去皮機
1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，每人撰寫
1500字左右的文獻綜述（包括研究進展，選題依據(jù)、目的、意義）
文 獻 綜 述
論文的背景目的和意義：
目前，世界79%的國家種植土豆，總面積2000萬hm，左右，總產(chǎn)量3億多噸，僅在小麥、玉米、水稻之后，居第四位。土豆在我國布極為廣泛，主要產(chǎn)區(qū)集中在四川、黑龍江、甘肅、內(nèi)蒙、河北、山西、陜西、云南、貴州、等省。據(jù)1998年統(tǒng)計，我國土豆種植面積近467萬hMz，產(chǎn)量4700多萬噸，居世界第一位。
國外土豆主要用于加工，鮮食比例較小。美國有75%的鮮薯用于加工，法國為60%，荷蘭為40%，英國為40%，而我國土豆主要以蔬菜的形式進行鮮食，用于加工的比例不足10%。由于土豆作為蔬菜其口感較差，并不太受人們的歡迎，因而價格低廉，每年有15%的土豆?fàn)€掉，浪費較多，嚴(yán)重影響了廣大薯農(nóng)的經(jīng)濟利益和種薯積極性。這種現(xiàn)象不利于我國土豆產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
國外的土豆制品，如土豆條、土豆片是一種很受歡迎的快餐食品，現(xiàn)已風(fēng)靡我國的麥當(dāng)勞、肯德雞等快餐店，其拳頭產(chǎn)品就是土豆制品。我國的土豆產(chǎn)品加工起步較晚，工藝技術(shù)落后，還不能形成規(guī)模。土豆制品的質(zhì)量趕不上國外水平，產(chǎn)量也遠遠滿足不了市場要求，因而加快我國土豆產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提高土豆的附加值，不但能滿足消費者需求，而且是加快我國貧困地區(qū)，尤其是西部土豆產(chǎn)區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的一條重要途徑。據(jù)了解，貴州省己經(jīng)把土豆產(chǎn)業(yè)為本省經(jīng)濟的一大增長點。中央關(guān)于西部大開發(fā)的決議，又為土豆產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來了很好的機會。土豆產(chǎn)業(yè)將大有可為。
土豆制品的主要品種有土豆條、土豆片、脫水土豆泥等。不論何種制品，其加工工藝都要求必須對原料土豆進行去皮處理，才能保證產(chǎn)品的質(zhì)量，保證其外觀、色澤和口感。土豆去皮的方法主要有人工去皮、機械去皮、化學(xué)去皮、輻射去皮和蒸汽去皮等。人工去皮的去皮效果較好，但效率低、損失率高，顯然不能適應(yīng)土豆產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的需要。機械去皮有離心去皮和磨擦去皮兩種形式，主依賴土豆與土豆之間及土豆與金剛砂或橡膠之間的磨擦作用而達到去皮的目的。這種方法去皮效果差，且易造成土豆表面層的損傷?；瘜W(xué)去皮有熱堿法和低溫去皮液法兩種形式，主要依賴強堿溶液及特配化學(xué)去皮液的作用，軟化和松馳土豆的表皮和芽眼，然后用高壓冷水噴射，達到去皮目的。這種方法對去皮前后的沖洗工藝要求較高，且堿液或去皮液消耗量過大，成本較高。輻射去皮是利用輻射波被土豆表皮的水分吸收、蒸發(fā)，使入射的輻射波剛進入受熱體淺表層即引起強烈的共振，被吸收而轉(zhuǎn)化為熱量，從而達到剝皮效果同這種方法去皮效果較好，但果皮只能廢棄，不能被利用。蒸汽去皮是將土豆在蒸汽中進行短時間處理，使其皮層熟化，然后利用鐵刷和流水沖去外皮，達到去皮目的。
2．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：
研究的問題：
1）離心機械切削式土豆去皮機是利用馬鈴薯在帶有刀具的高速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤上的相對速度差產(chǎn)生的切削作用，切除馬鈴薯的表皮，生產(chǎn)率為500kg/h；
2）根據(jù)基本工作條件和要求，確定轉(zhuǎn)速、線速度，裝置的基本尺寸，進行基本的理論設(shè)計分析；根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計進行機構(gòu)運行部件的仿真；
3）切削表皮厚度可調(diào)（0.2-2mm），一次可加工20-30kg原料，動卸料；
4）確定裝機功率，設(shè)計傳動形式，要求結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，維修和檢查方便，工作穩(wěn)定可靠；
5）保證設(shè)計合理、加工方便、外觀美觀、外觀顏色搭配合理。
研究手段：
1）收集資料數(shù)據(jù)：根據(jù)不同的設(shè)計階段，收集資料和數(shù)據(jù)要貫切設(shè)計的全過程，開始階段可集中5～10天在圖書館、教科書、網(wǎng)上、相關(guān)雜志上查找資料，亦可到有關(guān)工廠、市場上參觀實習(xí)等。
2）設(shè)計方案的確定：包括外形尺寸、干燥時間、緩蘇時間、干燥部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計等。準(zhǔn)備2～3個方案進行分析比較，畫出初步結(jié)構(gòu)簡圖（中期檢查時需檢查此項內(nèi)容）。
3）需熟悉計算機及相關(guān)軟件的使用方法，所有設(shè)計工作必須按照要求在計算機上完成（尤其是圖形、函數(shù)式的計算、打印材料等）。
參考文獻：
[1].張裕中主編，食品加工技術(shù)裝備[M].第二版，中國輕工業(yè)出版社，2007.
[2].郭順堂、謝焱主編，食品加工業(yè)[M]，化學(xué)工業(yè)出版社，2005.
[3].崔建云主編，食品機械[M]，化學(xué)工業(yè)出版社，2007.
[4].張燕萍、謝良主編，食品加工技術(shù)[M]，化學(xué)工業(yè)出版社，2006.
[5].徐幸蓮、彭增起、鄧尚貴主編，食品原料學(xué)[M]，中國計量出版社，2006.
[6].譚建榮、張樹有、陸國棟、施岳定主編，圖學(xué)基礎(chǔ)教程[M]，高等教育出版社，1999.
[7].吳宗澤主編，機械零件設(shè)計手冊[M]，機械工業(yè)出版社，2003.
[8].楊景蕙、陸玉、唐蓉城主編，機械設(shè)計[M].第二版，機械工業(yè)出版社，1996.
[9].鄭文緯、吳克堅主編，機械原理[M].第七版，高等教育出版社，1997.
[10].楊明忠、朱家誠主編，機械設(shè)計[M]，武漢理工大學(xué)出版社，2001.
[11].唐照民、汝元功主編，機械設(shè)計手冊[M]，高等教育出版社，1995.
[12].余桂英、郭紀(jì)林主編，AutoCAD 2006中文版實用教程[M]，大連理工大學(xué)出版社，2006.
[13].主編 徐學(xué)林. 互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)[M] 長沙: 湖南大學(xué)出版社 2007.3
[14].主編 黃星梅 尚建忠. 計算機繪圖基礎(chǔ)[M] 長沙: 湖南大學(xué)出版社2005.7
[15].王忠.鄭明新主編.? 機械工程材料????? 清華大學(xué)出版社
[16].胡庚祥 戎詠主編. 材料科學(xué)基礎(chǔ)????? 上海交通大學(xué)出版社
[17].洪亮. Pro/ENGINEER Wildfire應(yīng)用教程[M] 北京：清華大學(xué)出版社 2007.7
負(fù)責(zé)人：
年 月 日
Applied Energy 86 (2009) 2038–2046
內(nèi)容列表可以在ScienceDirect找到
應(yīng)用能源
雜志主頁: www. el sevi er .com /l ocate / a p e n er gy
關(guān)于建筑墻體的一種相變材料的實驗評估
Frédéric Kuznik a,*, Joseph Virgone b
a 法國里昂國家科學(xué)研究中心的熱科學(xué)研究中,隸屬由國家科學(xué)研究中心,里昂INSA大學(xué) , 里昂第一大學(xué)組成的CETHIL這個混合的研究單位（UMR 5008) . 地址：Sadi Carnot,9 rue de la Physique, 69621 Villeurbanne Cedex, France
b 里昂大學(xué)的里昂前DGCB實驗室, 地址:ENTPE rue Maurice Audin, 69518 Vaulx-en-Velin Cedex, France
論文信息
論文記錄:
2008年9月17日送審
2009年1月5日修訂后的形式送審
2009年1月6日錄用
2009年2月13日網(wǎng)上錄用
關(guān)鍵詞:
相變斜紋布
墻板儲能
試驗研究
溫度波動
摘要
模型完全控制為可重復(fù)的典型的一天 (溫度和太陽能輻射通量). PCM的影響進行比較的結(jié)果,是通過對比3例復(fù)合墻板:夏季的一天,冬季的一天,秋日一天。結(jié)果表明:(1)通過各種情況下的測試,它的衰減系數(shù)在0.73和0.78之間，這是相當(dāng)有趣的用于建筑,尤其是建筑革新的材料;(2)空氣溫度降低到4.2℃房間里用PCM,為了增加舒適度更重要的是考慮墻體表面溫度;(3)房間里的PCM墻板增強自然對流,并且無熱分層現(xiàn)象與房間很相合;(4)實驗數(shù)值很詳細(xì),完全可以作為用來評估PCM的數(shù)學(xué)模型。
2009 愛思唯爾有限公司保留所有權(quán)利。
1. 簡介
如今,熱能存儲系統(tǒng)對減少化石燃料的依賴是至關(guān)重要的,所以導(dǎo)致一個個更高效的環(huán)保能源出現(xiàn)[1]。建筑的熱舒適需求日益上升,能源的使用量也相應(yīng)增加。例如,在法國,建筑物的能源消耗與30年前相比增加了30%。住房和三級建筑大約負(fù)責(zé)消耗約46%的能量并且產(chǎn)生二氧化碳占排放總量的19%[2]。
熱能存儲可以通過使用來完成如顯熱儲存或潛熱存儲。顯熱儲存是由已經(jīng)使用了幾個世紀(jì)的建筑來存儲同時被動釋放熱能,潛熱存儲與顯熱存儲相比更大體積的材料需要存儲等量的能源,。相變材料(PCM)的使用原理很簡單。隨著溫度的增加,材料的變化從固體到液體屬于吸熱反應(yīng),PCM吸收熱量。同樣,當(dāng)溫度降低時,從液體到固體材料的變化屬于放熱反應(yīng),PCM釋放熱量。
輕質(zhì)建筑的主要缺點是他們的低熱慣性。顯然,他們由于外部冷卻,太陽能加熱或加熱負(fù)載很容易產(chǎn)生較大溫度的波動。使用PCM材料在這種建筑物墻壁可以降低溫度波動,尤其是在太陽能輻射負(fù)荷的情況下。所以這是一個潛在的方法來減少在已經(jīng)設(shè)計好的建筑中的能源消耗。因此通過這種趨勢證實了在過去20年的文獻中出現(xiàn)的眾多論文的正確性。[3 - 5]。
在選擇PCM時,應(yīng)該是接近平均室溫融化/凍結(jié)范圍的材料。此外,白天溫度和太陽輻射波動應(yīng)該允許材料相變。同時許多因素影響PCM的選擇:天氣、建筑結(jié)構(gòu)和熱物理的道具等[6]。這就是為什么實驗必須進行爆炸測試評估PCM的使用。
在這項研究中,根據(jù)模擬季節(jié)一天的三個案例進行測試,。第一種情況在夏天的一天進行測試主要是因為夏季太陽輻射時間長PCM墻板能減少過熱。第二例在冬季,PCM綜合性能包括墻壁在白天儲存過剩能量,在夜釋間放它，為了檢查這個特性從而模擬冬季的一天。第三例測試選擇秋季，因為它的一天是一年中最長。
本文的第一部分主要涉及書目的審查中使用的PCM建筑墻(第2部分)。本文的第三部分提出了試驗裝置,PCM綜合實驗測試單元和詳盡地實驗說明協(xié)議。在第四部分對第三部分的實驗結(jié)果進行了有沒有PCM墻板的情況下分析比較其熱性能。最后，第5部分是存在的問題和本研究的主要結(jié)論。
F. Kuznik, J. Virgone / Applied Energy 86 (2009) 2038–2046
7
2. 書目的審查
將PCM納入建筑墻壁是用于提高存儲容量并減輕結(jié)構(gòu)重量。通常PCM是覆蓋在石膏或混凝土上。[7],將十二烷醇納入浮石混凝土砌塊,這樣就使得能源存儲、復(fù)合潛熱相對較低。這就是為什么實際應(yīng)用中最多的是將PCM浸漬在石膏板等多孔材料上。
脂肪酸和有機相變材料的應(yīng)用[8 - 10]。各種建筑材料被用來評估他們的吸收特性和由此產(chǎn)生的復(fù)合材料,石膏能吸收多達25重量%的PCM。結(jié)果表明,石膏- PCM復(fù)合可以用來降低過熱。
石膏墻板也在數(shù)值和實驗全面測試房間被研究[11]。新數(shù)值與實驗結(jié)果有很好的一致性.此外,顯示了一個使用的PCM減少過熱和減少能耗的方法。
PCM可以用膠囊包裹后作為建筑材料使用。但是,復(fù)合材料的熱性能高度依賴于微型膠囊的特性[12]，在[13]中，PCM膠囊封裝集成到石膏墻板的全尺寸測試展示了這種復(fù)合材料降低溫度4℃所用時間顯著減少而且耐熱溫度高于28℃。
石膏的主要問題是應(yīng)用PCM的量的太多,可以測試到:最大重量比率大約是總重量的30%。為了克服這個問題,[14]可以填充PVC面板與聚乙二醇相變材料。結(jié)果表明,減小測試電池溫度振幅降低20℃。
總的來說,PCM在古典建筑材料的使用是有限的,盡可能將材料的一個重要數(shù)量控制在石膏重量的30%。本文測試的共聚物構(gòu)成的復(fù)合材料含60wt% 的石蠟。此外,10毫米厚度的表面重量測試PCM4.5㎏/㎡灰泥板值即8.1㎏/㎡ 。所以,它是一個很不錯的增強熱存儲容量的輕質(zhì)建筑材料,特別是墻體改造的建筑材料。
3. 試驗裝置的描述
本文的目的是評估一個復(fù)合PCM的使用比較研究。因此,帶來兩個系列的實驗,3.1節(jié),致力于是否有PCM物理參與復(fù)合相變墻板的界定測試。3.2節(jié)處理的描述全面測試房間MINIBAT。最后,在3.3節(jié),實驗協(xié)議的解釋說明。
3.1. 相變材料測試
產(chǎn)品測試,通過Du -橋德穆爾掃描儀觀察60%石蠟共聚物取得。復(fù)合PCM的最終形式(見圖1)是一個可變的5毫米厚度墻板，最合適的密度大約是900千克每立方米。PCM的厚度是商業(yè)妥協(xié)的結(jié)果,允許77%的最優(yōu)效率獲得1厘米厚度[15]。
導(dǎo)熱系數(shù)的衡量使用安全扭力裝置測試[16]。液相導(dǎo)熱系數(shù)0.22 ，而在固相時減少約0.18 。
冷卻速率為0.05。熱分析的范圍[-20℃;35℃]。提出了兩種曲線:freez—荷蘭國際集團(ing)曲線(冷卻從35℃-20℃)和融化曲線(從-20℃加熱到35℃)。
從DSC曲線,融化和凍結(jié)溫度分別13.6℃和23.5℃。在[5℃;30℃]的范圍衡量潛在的加熱融化和凍結(jié)特性,分別107.5 J/g和104.5J/g;和72.4J/g和71J/g。表1，列舉關(guān)于建筑材料熱能存儲數(shù)據(jù)。在次測試中上,本文中所述的復(fù)合相變材料墻壁是一個重要的潛在熱能存儲載體。這種特殊性由于可能統(tǒng)一PCM聚合物材料與傳統(tǒng)建筑材料的特性,例如:
3.2. MINIBAT測試
實驗全面測試房間MINIBAT位于測試大廳土木工程和城市規(guī)劃的里昂國家應(yīng)用科學(xué)研究院(法國里昂CETHIL-INSAde)。圖3代表測試裝置。測試房間的計劃是測試兩個相同的細(xì)胞附件1和2。但在我們的實驗中,只有細(xì)胞1被作為測試細(xì)胞用于其余的紙。
(熱保護).第六點是一個從屬于氣候室的隔離的釉面外觀測試細(xì)胞。太陽能模擬器完成試驗裝置,并允許在測試單元產(chǎn)生短波拉迪亞 。
3.2.1. 熱保護
熱空氣由空氣處理系統(tǒng)處理。空氣擴散器是安裝在上部的從其下方空氣中提取熱保護空氣的裝置?？諝夥植嫉呐渲迷试S對一個可接受的混合空氣進行熱保護,內(nèi)部的空氣溫度區(qū)是完全可以控制在準(zhǔn)確值的士0.5 ℃ .溫度熱保護將我們實驗?zāi)M相鄰的房間的溫度控制在20.5℃
3.2.2. 氣候室
氣候室溫度-10℃到40℃之間可以動態(tài)地控制,這樣可以生成任何模擬自然環(huán)境。這里被用來獲得一個均勻的溫度
3.2.3. 太陽模擬器
為了有一個光源,再現(xiàn)了最好的太陽能對其的影響,1000 W CSI燈被選中(塔爾鹵化物氣體放電燈泡)。圖4給出了比較CSI燈和太陽能的光譜[25]。
十二個聚光燈被放置在三個橫線(見圖5),每一行被傾斜一個角度使得:lineAα=0°,lineBα=25° lineCα=50°。
由此產(chǎn)生的輻射通量穿透外皮通過釉面墻。然后控制動態(tài)控制器的水平輻射通量的方式點燃了聚光燈的數(shù)量。
3.2.4.測試單元
墻上的成分如表2中描述。材料的物理特性在表3中做了總結(jié)。所有不透明的墻壁覆蓋著相同的涂層:灰色分散涂料，太陽能吸收率= 0.67，全球輻射率= 0.95。
3.2.5. 測量設(shè)備
所有面的溫度(內(nèi)部和外部)使用分辨率士0.4℃熱電偶測量的,每個面配備了9個熱電偶。
根據(jù)氣候室的溫度和熱保護的不同，使用精度0.3℃的Pt100探測與測量測試單元的空氣溫度。所有單元一致使用輻射屏蔽裝制Pt100探測器:第一個在房間中央的高度85厘米;第二個是170厘米的高度。不同的時間演化上的輻射通量密度釉面外觀使用日射強度計測量。
各種參數(shù)的采集是通過連接到PC的多路復(fù)用萬能表實現(xiàn)。整個設(shè)備的控制,除了氣候控制,都是由軟件虛擬儀器控制。兩個系列之間的時間步長選擇10mn，每個測試的持續(xù)時間是三天。最后提出了關(guān)注兩個最后幾天,第一個被用來消除初始條件的影響。
3.3. 試驗協(xié)議
三個測試包括3.1部分中描述細(xì)胞壁被修改,不動,復(fù)合PCM 。這些墻的位置所示如圖5:這些都是北方,東方和西方的墻壁。在圖6中描述是否有PCM的不同形狀的墻。
U-value用于描述墻透射率被定義為:
1 :50 mm木材板 4 : 13mm 灰泥
2 : 10mm 灰泥 5 : 5mm PCM
3 : 50mm 樹脂
Fig. 6. 墻壁組成是否有復(fù)合PCM。
Fig. 7. 氣候室實驗溫度T cl和垂直輻射通量密度E在玻璃立面上的實驗。
墻層厚度，熱導(dǎo)率。
由于復(fù)合相變性質(zhì),U-value測試的兩堵墻很近,在忽略了PCM復(fù)合絕緣支柱問題后得出U=0.59w/㎡k這一重要特性。測試本文中給出的三種類型：
l 夏季一天的情況,氣候室的溫度變化之間的15℃和30 ℃。 I在這種情況下,有一個晚上冷卻過程。為此,通風(fēng)是開啟在[6-18 h]和[30-42 h]之間(根據(jù)圖7它corre-sponds Tcl<22.5℃ -時間數(shù)據(jù)的規(guī)模不對應(yīng)于一天時間尺度),氣流速92立方米每小時(例如3.8)
l 秋季一天的情況是，氣候室溫度控制在10℃到18℃之間變化。
l 動機一天的情況是，氣候室溫度控制在5℃到15℃之間，并且在其中放入一個1500W的20℃標(biāo)準(zhǔn)的加熱裝置。（當(dāng)溫度地獄20時它就會加熱）
太陽輻射通量相同的的情況下測試。氣候室溫度T cl和輻射通量(E)提出了圖7的情況。顯然,這些條件都相同的情況下,控制變量是否有PCM材料。我們可以注意到選擇控制24小時內(nèi)氣候室溫度和投影儀的照明實驗重復(fù)性好。
總之,實驗方法允許我們利用錫箔做一個完整的邊界條件描述并作出等溫圖,需要做的溫度測試單元,動態(tài)測量如以下所訴:
l 內(nèi)外壁表面溫度，
l 房間空氣溫度在房間的中間兩個不同的高度的溫度,
l 氣候室的溫度,
l 太陽輻射的強度和輻射面積。
Fig. 8. 在夏天的房間通風(fēng)高度0.85米和1.70米時溫度T1和T2。
4. 分析比較熱的表現(xiàn)形式
本部分介紹PCM墻板熱性能的分析。這種分析是由比較在是否有PCM復(fù)合墻情況下，分析數(shù)據(jù)得出結(jié)果,房間空氣溫度(圖8,10和12)和修改后的墻表面溫度(圖9,11和13)。4.1,4.2和4.3部分是在這項研究中對三個案例的比較處理,,4.4節(jié)研究結(jié)果的總結(jié)。
4.1. 夏季夜間通風(fēng)的實驗結(jié)果
圖8顯示了常規(guī)墻板和PCM墻板房間空氣溫度資料。定期常規(guī)墻板房,空氣溫度，最小為18.9 ℃，最高35.3℃和36.6℃分別85厘米高度170厘米探測得到。兩者的區(qū)別在于兩個探測器在不同高度的最高溫與最低溫度不同，PCM墻板房最低19.8℃和最多32.7℃ .由此可見PCM包含在墻上可以減少房間里的溫度波動:有數(shù)據(jù)可知最大空氣溫度減少約3.9℃，最小空氣溫度增加約0.8℃。
摘要對PCM影響室內(nèi)空氣溫度的探討是對于衰減因子f。衰減因子是室內(nèi)空氣溫度與PCM單元和引用的振幅測試單元的空氣溫度(即與普通墻板)的比例。對于夏天的情況,衰減的因子是f=0.79。
值得一提的是觀察溫度T的問題是 ，發(fā)現(xiàn)T 1和2之間的區(qū)別。即常規(guī)墻板存在熱分層現(xiàn)象(最大值之間的兩個測試值存在1.3℃的溫度差異)。這對PCM墻板熱分層現(xiàn)象不存在。這是由于其更高的自然對流的影響。這種影響改善熱舒適(通過避免熱分層現(xiàn)象),正如我們所知,以前從未被觀察到。
圖9顯示了三個修改后的墻壁表面是否有PCM材料情況下的房間的平均氣溫強度結(jié)果。PCM壁溫度波動低于普通墻壁,東部和西部的墻內(nèi)部溫度相似。會發(fā)現(xiàn)溫度演化曲線在是否有PCM時大約有40 mn的相位差。最后所有3例測試表明:在墻上使用PCM材料是有必要的。
關(guān)于東西方墻壁溫度曲線,可知PCM材料導(dǎo)致溫度下降幅度約3.5℃ .北墻的這種下降的幅度約為2.8 ℃。這個值低于東部和西部墻壁,導(dǎo)致太陽輻射在北墻更重要。
4.2秋季的實驗結(jié)果
圖10顯示了PCM墻板和常規(guī)墻板房間空氣溫度資料。常規(guī)墻板,在不同時間測得空氣溫度最小值17.4℃和分別在高85厘米170厘米測得最高值30.8℃、33.5℃。PCM墻板,不同時間空氣溫度,最低17.8℃和最高30.7℃和29.0℃分別的探測高度85厘米和170厘米測得。因此PCM應(yīng)用在墻上可以減少房間里的氣溫波動:弗吉尼亞州最高氣溫減少約2.3℃而最低空氣溫度增加的0.4℃。
秋季衰減因子f=0.78。
圖11顯示了三種改裝墻壁表面的平均氣溫,并以是否有PCM材料為例。關(guān)于東西方墻壁溫度曲線、PCM材料減少導(dǎo)致振幅約2.6℃ .北墻的這種振幅減少1.3℃。
4.3. 冬季的實驗結(jié)果
圖12顯示了PCM墻板和常規(guī)墻板房間空氣溫度資料和。常規(guī)墻板,不同時間空氣溫度最低的18.6℃和18.1℃，最高30.4℃和32.2℃,分別在85厘米和170厘米高度測得。PCM板房,空氣溫度最低18.6℃和18.1℃和最高28.7℃和28.4℃,分別在85厘米和170厘米高度測得?？芍狿CM應(yīng)用在墻上只允許減少最大的房間里的空氣溫度2℃。
冬季的衰減因子f=0.73.
圖13顯示了三個修改后的墻壁表面是否有PCM材料的的情況下平均氣溫強度,。關(guān)于東西方墻壁的氣溫曲線、PCM材料導(dǎo)致減少溫度振幅約2.9 ℃ 。北墻,這種波動減少約為1.9℃。
4.4 結(jié)果與討論
對PCM墻板進行三種不同外部環(huán)境下的測試評估表明,與常規(guī)墻板相比3例PCM墻都能減少房間空氣溫度波動?？諝鉁囟日穹乃p因子在0.73到0.78之間,衰減系數(shù)越低,越能有效的使用PCM,包括氣溫較低的冬天。
總的來說,PCM墻體測試表明其能保持房間內(nèi)的空氣溫度在最大的舒適區(qū)，房間的空氣溫度波動最大值4.2℃。對增強熱舒適更重要的PCM的墻表面溫度也比普通的墻板低。
通過觀察可知常規(guī)墻板存熱分層現(xiàn)象,但PCM墻板沒有。當(dāng)然,不存在熱分層現(xiàn)象意味著自然對流在PCM墻板房間里被PCM墻板增強。還需要進一步的調(diào)查來評估這種效果,但它不是我們的論文的目的。
5. 總結(jié)
為了研究輕型圍護結(jié)構(gòu),進行了墻壁是否包含PCM材料的實驗研究。這是一個罕見允許微分分析PCM的墻壁的研究,研究過程采用不同材料,同時控制熱量和輻射影響。設(shè)置了夏天,秋天和冬季不同的測試單元。
采用PCM墻板降低美國人民房間的空氣溫度。觀察到PCM墻板的衰減因子在所有季節(jié)都是普通墻的0.7倍。墻表面溫度波動也就相應(yīng)減少了。
對于PCM綜合應(yīng)用,能提高人體熱舒適的三個主要原因:
l PCM材料應(yīng)用在墻上強烈降低過熱的效果(和存儲的能量釋放到房間的空氣使溫度最低)。
l 墻墻表面溫度較低時使用PCM板能增強熱舒適，是由于加快輻射傳熱。
l PCM材料增強了空氣的自然對流,避免了不舒服的熱集中。
為了驗證使用PCM墻板的輕重量圍護結(jié)構(gòu),進一步的調(diào)查是必要的。必須進行數(shù)值模擬,以研究獲得真正可靠的建筑材料。我們認(rèn)為,在本文中所描述的結(jié)果可以用作驗證數(shù)值作為參考。我們還需要看看修改位置后的PCM墻板對提高熱存儲的影響
最后,因為試驗裝置的完整性,在這項研究中給出的數(shù)據(jù)可以用于PCM數(shù)值模擬的驗證。
感謝
作者希望感謝杜邦·德·穆爾社會的支持,特別是這個項目的負(fù)責(zé)人雷蒙德Reisdorf
參考文獻
[1] Dincer I, Rosen MA. Thermal energy storage – systems and applications. John
Wiley and Sons; 2002.
[2] French Ministry of Ecology and Sustainable Development. Climate plan 2004:
let’s act together to challenge of climate change, report; 2004.
[3] Tyagi VV, Buddhi D. PCM thermal storage in buildings: a state of art. Renew
Sust Energy Rev 2007;11:1146–66.
[4] Khudhair AM, Farid MM. A review on energy conservation in building applications with thermal storage by latent heat using phase change materials. Energy Convers Manage 2004;45:263–75.
[5] Zhang Y, Zhou G, Lin K, Zhang Q, Di H. Application of latent heat thermal energy storage in buildings: state-of-the-art and outlook. Build Environ
2007;42:2197–209.
[6] Darkwa K, O’Callaghan PW, Tetlow D. Phase-change drywalls in a passive-solar building. Appl Energy 2006;83:425–35.
[7] Hawes DW, Feldman D, Banu D. Latent heat storage in building materials.
Energy Build 1993;20:77–86.
[8] Feldman D, Khan MA, Banu D. Energy storage composite with an organic phase change material. Solar Energy Mater Solar Cells 1989;18:333–41.
[9] Feldman D, Shapiro M, Banu D, Fucks CJ. Fatty acids and their mixtures as phase change materials for thermal energy storage. Solar Energy Mater Solar Cells 1989;18:201–16.
[10] Feldman D, Banu D, Hawes D, Ghanbari E. Obtaining an energy storing building material by direct incorporation of an organic phase change material in gypsum wallboard. Solar Energy Mater Solar Cells 1991;22:231–42.
[11] Athienitis AK, Liu C, Hawes D, Banu D, Feldman D. Investigation of the thermal performance of a passive solar test-room with wall latent heat storage. Build Environ 1997;32:405–10.
[12] Hawlader MNA, Uddin MS, Khin MM. Microencapsulated PCM thermal-energy
storage system. Appl Energy 2003;74:195–202.
[13] Schossig P, Henning HM, Gschwander S, Haussmann T. Micro-encapsulated phase-change materials integrated into construction materials. Solar Energy Mater Solar Cells 2005;89:297–306.
[14] Ahmad M, Bontemps A, Sall H, Quenard D. Thermal testing and numerical
investigation of a prototype cell using light wallboard coupling vacuum isolation panels and phase change material. Energy Build 2006;38:673–81.
[15] Kuznik F, Virgone J, Noel J. Optimization of a phase change material wallboard for building use. Appl Therm Eng 2008;28:1291–8.
[16] ASTM. Standard test method for steady-state heat ?ux measurements and
thermal transmission properties by means of the guarded-hot-plate apparatus. Norm C177; 2004.
[17] Feldman D, Banu D, Hawes DW. Development and application of organic phase change mixtures in thermal storage gypsum wallboard. Solar Energy Mater Solar Cells 1995;36:147–57.
[18] Shilei L, Neng Z, Guohui F. Eutectic mixtures of capric acid and lauric acid applied in building wallboards for heat energy storage. Energy Build
2006;38:708–11.
[19] Sari A, Karaipekli A. Preparation thermal properties and thermal reliability of capric acid/expanded perlite composite for thermal energy storage. Mater Chem Phys 2008;109:459–64.
[20] Shilei L, Guohui F, Neng Z, Li D. Experimental study and evaluation of latent
heat storage in phase change materials wallboards. Energy Build
2007;39:1088–91.
[21] Feldman D, Banu D. DSC analysis for the evaluation of an energy storing wallboard. Thermochim Acta 1996;272:243–51.
[22] Shilei L, Neng Z, Guohui F. Impact of phase change wall room on indoor thermal environment in winter. Energy Build 2006;38:18–24.
[23] Scalat S, Banu D, Hawes DW, Paris J, Haghighata F, Feldman D. Full scale
thermal testing of latent heat storage in wallboard. Solar Energy Mater Solar
Cells 1996;44:49–61.
[24] Lee T, Hawes DW, Banu D, Feldman D. Control aspects of latent heat storage and recovery in concrete. Solar Energy Mater Solar Cells 2000;62:217–37.
[25] Allard F, Brau J, Inard C, Pallier JM. Thermal experiments of full-scale dwelling
cells in arti?cial climatic conditions. Energy Build 1987;10:49–58.
[26] Zhou G, Yang Y, Wang X, Zhou S. Numerical analysis of effect os shape- stabilized phase change material plates in a building combined with night ventilation. Appl Energy 2009;86:52–9.
收藏