检索结果-南通市图书馆

作者：胡彦孜哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着社会的高度发展,人们对制冷需求日益增加。降温制冷设备每年所消耗的能量占总能耗的27%左右,造成了温室效应、空气污染等环境污染问题,因此获得一种高效环保的节能方式刻不容缓。辐射制冷是一种零耗能、可再生的被动制冷方式,而加... 详细信息

随着社会的高度发展,人们对制冷需求日益增加。降温制冷设备每年所消耗的能量占总能耗的27%左右,造成了温室效应、空气污染等环境污染问题,因此获得一种高效环保的节能方式刻不容缓。辐射制冷是一种零耗能、可再生的被动制冷方式,而加入微纳米粒子的辐射冷却器具有制作简单、成本低廉、可以昼夜使用等优点,具有工业化应用的巨大潜力。目前研究中聚合物通常被视为非吸收性介质,但是在实际情况下具有吸收性能。本课题采用广义Mie理论求解吸收性介质中粒子系光谱特性,然后采用蒙特卡洛方法求解纳米粒子在薄膜的辐射传输过程,计算微/纳米粒子-吸收性介质薄膜的辐射特性。在此基础上,本课题探究了当处于不同粒径分布纳米粒子系时的辐射特性,包括单粒径分布、混合粒径分布和非均匀粒径分布,并且分析了薄膜结构的冷却功率。(1)对于单粒径聚合物薄膜结构,采用CaCO、ZnO微纳米粒子分别加入实验测得的3种吸收性介质(PMMA、PDMS和TPX),模拟了薄膜结构在0.20μm波段的光谱特性,探究了粒子粒径d、粒子体积分数f、薄膜厚度h的影响。最终得到了优化结构:PMMA和PDMS薄膜的辐射制冷性能相似,都优于TPX薄膜。ZnO-PMMA薄膜白天的制冷功率为167.41W/m,夜晚的的制冷功率为216.55W/m,与CaCO-PMMA薄膜的辐射制冷效果类似。ZnO-PDMS白天的制冷功率为171.48W/m,夜晚的制冷功率为215.26W/m,明显优于CaCO-PDMS薄膜。CaCO-TPX薄膜不可以在白天使用,而ZnO-TPX薄膜白天的制冷功率为59.91W/m,夜晚的制冷功率为212.19W/m。(2)对于多粒径聚合物薄膜结构,选择在吸收性介质材料PMMA和PDMS中分别加入CaCO和ZnO微纳米粒子,探究了混合粒径粒子系、非均匀粒径粒子系的光谱辐射特性以及对应的辐射制冷问题。混合粒径组合的设计思路是采用可见光波段反射率最高的粒子为主要部分,掺杂在紫外波段和近红外波段反射率较高的粒子,通常采用粒径相邻的粒子组合会得到最好的优化效果。均匀结构和非均匀粒径的吸收系数和散射系数存在明显的差异,相对误差最大可达61.54%。在太阳辐射波段,均匀结构的反射率高于非均匀结构。而对于大气窗口的发射率差别很小,均匀结构白天的辐射制冷效果强于非均匀结构。

关键词：辐射制冷吸收性介质广义Mie理论蒙特卡洛方法单粒径分布多粒径分布

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聚合物辐射制冷性能的理论设计与优化

聚合物辐射制冷性能的理论设计与优化

作者：胡大卫南京理工大学

学位级别：硕士

随着全球范围空调耗电量的不断上升,近些年来被动辐射制冷技术受到了广泛的关注,该技术利用宇宙天然热阱和地球大气的选择透过性,将地面物体的热量以自发辐射的形式排放到外部空间中,有着零能耗和零碳排放两个显著的优势。实现日间被动... 详细信息

随着全球范围空调耗电量的不断上升,近些年来被动辐射制冷技术受到了广泛的关注,该技术利用宇宙天然热阱和地球大气的选择透过性,将地面物体的热量以自发辐射的形式排放到外部空间中,有着零能耗和零碳排放两个显著的优势。实现日间被动辐射制冷的关键在于辐射层材料的光学性能,有两个关键指标:大气窗口波段(8-13μm)的高发射率和太阳波段(0.4-2.5 μm)的高反射率。目前报道的相关工作从辐射层材料的红外发射特性而言,可分为选择性发射型(8-13 μm)和宽带发射型(4-25 μm)两大类,本文从两者的优缺点出发,提出并设计了一种全新的双窗口选择型辐射层(8-14&16-25μm),在理论上具有更优的制冷潜力。当下,基于聚合物的辐射层研究开展火热,本文设计了一种具有梯度层厚结构的聚二甲基硅氧烷(PDMS)/聚苯乙烯(PS)多层制冷膜,在纯聚合物体系下同时实现了红外发射率和太阳反射率的双高。提出了辐射层表面和周围环境之间的换热模型并算得理想条件下,第二大气窗口(16-25 μm)对净制冷功率Pnet的贡献占25%左右。通过计算比较了双窗口选择型辐射层和两种传统辐射层在各种条件下的净制冷功率和降温幅度,证明其在环境中非辐射传热系数hc>1.0 Wm-2K-1时的制冷潜力都优于两者。基于菲涅尔方程计算了不同厚度PDMS膜的发射率。提出了选择性反射层/发射层/金属衬底的三层结构来实现双窗口选择型辐射层,利用二维光子晶体板的导模共振效应来实现对14-16 μm波段的滤波。对硅基的四方晶格二维光子晶体板进行时域时域有限差分(FDTD)仿真,获得了合适的结构参数。对所设计辐射层的角度发射光谱和包含的物理机制展开研究,实现了正入射下,大气窗口光谱平均发射率ε8-13μm=0.86,太阳波段光谱平均反射率R14-16μm=0.75。基于仿真结果预测其制冷效果,在环境温度Ta=300 K,太阳辐射Psun=30 Wm-2,且hc=2.0 Wm-2K-1的条件下,获得了约15 K的降温幅度。结合传输矩阵法和遗传算法,对PDMS/PS多层膜的层厚序列进行优化,实现了在400层下,ε8-13μm超过0.9,R0.4-2.5μm达到0.98,且表现出较好的角度和偏振无关性;计算了 PDMS/PS多层膜的降温效果,在Ta=300 K,hc=6 Wm-2K-1时,日间降温幅度约为12.6 K。

关键词：辐射制冷热发射导模共振 FDTD仿真光子晶体多层膜

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基于新型人工电磁材料的辐射制冷器件研究

基于新型人工电磁材料的辐射制冷器件研究

作者：张朵兰州大学

学位级别：硕士

无源辐射制冷是指将物体的热量以电磁波的方式通过大气窗口传递到低温宇宙中,实现被动降温。新型人工电磁材料具有自然界材料不具备的特殊电磁特性,被广泛应用于辐射制冷器件的设计中。目前对于无源辐射制冷研究依然存在许多问题,比如... 详细信息

无源辐射制冷是指将物体的热量以电磁波的方式通过大气窗口传递到低温宇宙中,实现被动降温。新型人工电磁材料具有自然界材料不具备的特殊电磁特性,被广泛应用于辐射制冷器件的设计中。目前对于无源辐射制冷研究依然存在许多问题,比如日间辐射制冷性能不理想、结构设计过于依赖经验,设计速度较慢、理论验证较匮乏、结构尺寸较难缩减等。本文主要针对上述问题,围绕新型人工电磁材料展开研究:1、针对目前无源辐射制冷器件材料局限于聚合物等问题,分别基于锥型分层超材料(conical metamaterial,CMM)结构和复合单元结构设计了两种多金属宽带辐射制冷器件。同时,借助等效媒质理论对CMM结构的仿真结果进行了验证。在此基础上设计改进型复合结构器件,降低结构设计复杂度,节约仿真计算时间。2、针对上述两个结构对单元间缝隙要求较高及金属比重过大会使太阳辐射强度过高的问题,将金属圆盘嵌入介质基底中设计了一种混合谐振模式超薄宽带辐射制冷器件,整体厚度仅为1.08μm,可将制冷功率密度提高到63.22 W/m。本文将传输线理论与遗传算法相结合优化层叠结构的设计参数,设计了一种复合介质层辐射制冷器件,大大提升了设计效率。3、针对大多现有的辐射制冷系统在建成后存在热辐射率固定的问题,本论文结合相变材料二氧化钒和太阳反射器,设计了一款可以根据环境温度自适应调控的辐射制冷器件。仿真结果表明,当白天温度升高至特定温度,该器件可有效实现辐射制冷;而夜晚,由于环境温度低于这一特定温度,该器件处于非工作状态。这种自适应辐射制冷系统能够有效地节约能源。本文主要基于超材料设计的理论基础,针对目前辐射制冷设计中的几个常见问题进行器件的设计与验证,并对模拟结构进行了热学性能方面的计算,证明了本文设计的结构具有辐射降温的功能。论文研究结果在建筑物节能、舒适衣物等方面有潜在应用价值。

关键词：超材料辐射制冷等效媒质理论遗传算法自适应温度调控

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一种超疏水辐射制冷涂料的实验及理论研究

一种超疏水辐射制冷涂料的实验及理论研究

作者：徐骋峰中国科学技术大学

学位级别：硕士

随着经济的发展和生活水平的提高,能源的消耗日益增加,对制冷的需求也更为迫切。辐射制冷技术是一种被动无能耗的新型制冷方式,相比传统制冷方式具有无污染、无排放的优点,对节能减排和实现碳中和具有重要意义。辐射制冷技术在实际应用... 详细信息

随着经济的发展和生活水平的提高,能源的消耗日益增加,对制冷的需求也更为迫切。辐射制冷技术是一种被动无能耗的新型制冷方式,相比传统制冷方式具有无污染、无排放的优点,对节能减排和实现碳中和具有重要意义。辐射制冷技术在实际应用中一直面临着制造成本高,加工复杂等问题,严重阻碍了技术的落地实用化与规模产业化。此外,辐射制冷材料由于长期处于户外工作环境,因此面临风吹雨淋与灰尘污染的挑战,这会造成光谱性能的破坏,从而大大减弱辐射制冷性能,甚至缩短其使用寿命。针对这些问题,本文围绕实用化及抗污性两个关键问题,设计了一种具有规模化制备潜力的超疏水辐射制冷涂料,并对其进行了实验和模拟研究,具体内容如下:1.提出分层结构设计思路,分别设计辐射制冷层与超疏水自清洁层,简化制作难度。首先,以涂料为载体,采用在丙烯酸树脂中掺杂二氧化钛(TiO2)微纳颗粒构建Mie散射效果,在满足辐射制冷材料光谱需求的同时降低制作成本及工艺难度。其次,通过喷涂纳米二氧化硅(SiO2)/聚偏氟乙烯-六氟丙烯(P(VdF-HFP))并以疏水剂改性的方式构建超疏水薄层,且超疏水薄层会对辐射制冷层的光谱特性有着正向协同效果。采用模拟方法分别对不同粒径的TiO2与SiO2颗粒在树脂与空气中的Mie散射效果进行了探究,并选出了 TiO2及SiO2的较优粒径,大小均为500 nm。2.基于上述设计思路,制备了兼具辐射制冷和超疏水自清洁功能的超疏水辐射制冷涂料,并对其形貌特征、光谱特性及超疏水特性进行表征分析。经疏水剂化学改性的超疏水辐射制冷涂料可以实现平均接触角为158.9°,滚动角为7°的超疏水效果,对污染物的自清洁方面有着优异表现。同时,喷涂形成的超疏水薄层对涂料光谱特性具有协同提升作用,它可有效改善涂料因TiO2本征吸收引起的光谱缺陷,将基础涂料紫外短波波段反射率提高到85%以上,使得超疏水辐射制冷涂料的太阳波段反射率为94%,中红外波段发射率为97.1%。3.设计并搭建了户外辐射制冷实验系统,在合肥地区分别测试了有风屏覆盖和无风屏覆盖两种工况下的全天候户外辐射制冷性能,并且以无喷涂的辐射制冷涂料、商业涂料及铝板作为对照。实验表明,超疏水辐射制冷涂料在日间的滞止温度始终低于无喷涂的辐射制冷涂料和商业涂料,证明具有优异的辐射制冷效果。同时,超疏水辐射制冷涂料在日间有风屏覆盖工况下可比局部环境温度低3℃,在日间无风屏覆盖工况下亦可实现低于环境温度的全天辐射制冷效果,而其他涂料的温度均高于环境温度。4.建立了基于超疏水辐射制冷涂料的传热模型,通过仿真分析了超疏水辐射制冷涂料在不同气候条件下的制冷性能。结果显示,在制冷需求较大的热带及中纬度夏季工况下,超疏水辐射制冷涂料基本能实现低于环境温度的全天制冷效果。以合肥、乌鲁木齐、新加坡、凤凰城四个典型地区为例,结合气象年数据,对其在这几个地区的逐月辐射制冷潜力进行了模拟分析。结果显示,超疏水辐射制冷涂料在各个地带均能表现出可观的制冷潜力。四个城市中,在炎热潮湿的新加坡具有最低制冷潜力,年制冷量为1068.07 MJ/m2,而在沙漠气候的凤凰城具有最高的制冷潜力,年制冷量为2562.71 MJ/m2。

关键词：辐射制冷超疏水涂料大气窗口辐射传热

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用于建筑辐射制冷涂层的材料制备与结构研究

用于建筑辐射制冷涂层的材料制备与结构研究

作者：张玉博三峡大学

学位级别：硕士

随着科技的发展和人类生产水平的提高,人们对能源的需求和消耗日益增长,而建筑中用于供暖制冷的能耗约占世界总能耗的15%。从当前世界能源结构中,我们不难发现,煤、石油和天然气等不可再生能源仍占主导地位,这些资源的大量消耗不仅会引... 详细信息

随着科技的发展和人类生产水平的提高,人们对能源的需求和消耗日益增长,而建筑中用于供暖制冷的能耗约占世界总能耗的15%。从当前世界能源结构中,我们不难发现,煤、石油和天然气等不可再生能源仍占主导地位,这些资源的大量消耗不仅会引发能源危机,同时也会对未来的地球环境带来严重的危害。因此,节能减排已成为缓解以上窘迫最有效的方法之一。辐射制冷,一种无需能量投入,能够将地球表面物体的热量以辐射形式通过大气窗口发射到寒冷外太空的被动散热方式,吸引了越来越多研究者的关注。本文提出通过研究添加粒子到聚合物(APTP)体系制备能够大规模生产,低价高效的涂层用于环境温度以上的建筑制冷,在本次研究中,聚二甲基硅氧烷(PDMS)由于其稳定的化学性质及在大气窗口波段的高选择发射率被选为研究的理想介质,对于散射粒子,我们结合成本来源和光学特性等方面因素研究了三种金属氧化物:氧化锌(Zn O)、二氧化钛(Ti O)和二氧化锆(Zr O),通过比较最终选定Zr O作为最终的目标材料,并从两个方面展开研究。对于APTP理论部分,本文利用Mie理论结合Monte Carlo模拟分析了Zr O、Ti O和Zn O粒子,优化了粒径、体积分数以及膜厚等参数得到了最优结构,结果表明,粒径为500nm,体积分数为10%并且膜厚为500μm的Zr O/PDMS涂层辐射制冷性能最好,可实现低于环境温度5K的理论温降。根据以上计算结果,我们进行了相应的实验制备和性能表通过对光学性质测试,样品展现出93.55%(300-1350nm)和92.25%(3-25μm)的反射率和发射率。将样品和商业白漆通过三天的现场测试,结果表明,所制备的样品可实现全天的亚环境温降,其中白天最大平均温降为9.8K,比商业白漆低4.4K,夜间平均温降为2.9K。最后进行了房屋模拟实验,结果表明,与商业白漆相比,样品平均温降为4.2K。综上所述,本研究通过模拟计算结合实验表征,最终成功得到了所设计的APTP薄膜,并通过房屋模型验证了该薄膜的辐射制冷性能,这项工作为以后辐射制冷在建筑方面的应用提供参考。

关键词：辐射制冷米氏理论蒙特卡罗模拟金属氧化物聚二甲基硅氧烷

纤维素纳米纤维复合气凝胶的制备及其日间辐射制冷性能研究

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纤维素纳米纤维复合气凝胶的制备及其日间辐射制冷性能研究

作者：任泽钰东华大学

学位级别：硕士

日间辐射制冷是一种实现物体在太阳光直射条件下无能耗降温的新型制冷技术。理想的日间辐射制冷材料,应对太阳辐射波段低吸收,在大气窗口波段具有高发射,且具有低的非辐射换热性能。因此,结合选择性辐射体和隔热材料各自的优势,有望获... 详细信息

日间辐射制冷是一种实现物体在太阳光直射条件下无能耗降温的新型制冷技术。理想的日间辐射制冷材料,应对太阳辐射波段低吸收,在大气窗口波段具有高发射,且具有低的非辐射换热性能。因此,结合选择性辐射体和隔热材料各自的优势,有望获得具有高制冷功率的新型日间辐射制冷材料。气凝胶是一类通过溶胶凝胶法,并通过一定的干燥方式使气体取代凝胶中的液体所形成的纳米级多孔固体材料。气凝胶通常具有较低的导热系数可显著抑制外界环境的非辐射热增益,并可通过米氏散射实现对太阳光谱的高效反射和低吸收,在日间辐射制冷领域展现出独特的优势。纤维素纳米纤维气凝胶（Cellulose nanofiber aerogels,CNFA）由纤维素纳米纤维（Cellulose nanofiber,CNF）组装形成,具有成本低、制备简单、生物可降解等优势。但是,目前CNFA作为日间辐射制冷材料时,面临着力学性能不足、孔隙结构调控难度大、亲水基团丰富导致易吸水稳定性差、碳/氢含量高易燃烧等瓶颈问题,极大限制了其在日间辐射制冷领域的应用。本论文以CNF复合气凝胶为研究对象,设计制备了一系列具有良好力学强度、隔热/阻燃性能以及疏水性能的新型CNF复合气凝胶材料,探究了所制备CNF复合气凝胶的日间辐射制冷性能。本论文的主要研究结果如下:（1）以CNF与蒙脱土（Montmorillonite,MMT）为构筑单元,利用单向冷冻铸造和甲基三甲氧基硅烷（Methyltrimethoxysilane,MTMS）的化学交联过程,制备得到了具有良好力学弹性和隔热性能的MTMS交联CNF复合气凝胶材料（MTMS-CNF aerogels,M-CNFA）。M-CNFA具有独特的取向孔结构,即在径向方向上为明显的蜂窝状孔结构,在轴向方向上为高度取向的孔道结构。通过调节MMT的质量分数以及MTMS的化学交联时间,M-CNFA材料在径向方向上具有良好的压缩回弹性能,可耐受90%的压缩应变,压缩回弹10～5圈后其力学性能基本无衰减。M-CNFA在太阳光谱波段具有95.2%的高反射率,在中红外大气窗口波段具有96.8%的高发射率,理论冷却功率在日间条件下为79.5 W m,在阳光直射条件下可实现低于环境温度6-10 ~oC的降温。（2）以CNF和聚甲基倍半硅氧烷（Polymethylsilsesquioxane,PMSQ）的水分散液为功能墨水,通过冷冻辅助3D打印和冷冻干燥过程,获得了硅烷化的CNF气凝胶材料（Silanized CNF aerogels,S-CNFA）。与纯CNF墨水相比,由于CNF与PMSQ之间形成了化学交联,复合墨水的表观粘度和剪切稀化性质得到增强,可通过墨水直写3D打印得到定制结构的S-CNFA制件。与CNFA相比,所制备的S-CNFA具有良好的压缩回弹性能,其具有大于50%应变的压缩回弹性能。由于冷冻铸造过程引入了高太阳光散射的取向多孔结构,同时PMSQ的化学交联作用引入了在大气透明窗口具有高发射的官能团结构,S-CNFA在太阳光谱波段的平均反射率达90.0%以上,在中红外大气窗口波段的平均发射率达95.0%以上,其日间理论冷却功率为72.0 W m。太阳直射条件下的降温结果显示,S-CNFA材料与环境温度相比可降温5-6 ~oC。

关键词：聚合物复合气凝胶纤维素纳米纤维冷冻铸造多孔结构辐射制冷

不同工况下太阳能集热/辐射制冷复合系统热效率数值模拟

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不同工况下太阳能集热/辐射制冷复合系统热效率数值模拟

作者：周强强合肥工业大学

学位级别：硕士

太阳能光热利用的领域十分广泛,平板型太阳能集热器以其承压性好、与建筑一体化程度高等优点逐渐受到重视,但其初始投资成本高且在夜间闲置。本文利用有限元软件对一种兼具白天太阳能集热与夜间辐射制冷功能互补的复合系统(Solar Heatin... 详细信息

太阳能光热利用的领域十分广泛,平板型太阳能集热器以其承压性好、与建筑一体化程度高等优点逐渐受到重视,但其初始投资成本高且在夜间闲置。本文利用有限元软件对一种兼具白天太阳能集热与夜间辐射制冷功能互补的复合系统(Solar Heating-Radiative Cooling,SHRC)进行分析,探究了辐照强度、入口温度等不同因素对SHRC复合系统性能变化规律的影响,获得了其在白天集热和夜间制冷两种工况下的性能关系式。本文的主要研究内容和结论如下:1、建立了SHRC复合系统的归一化温度数学模型,利用Fluent研究了不同因素对其集热性能的影响规律,并进行了实验验证。集热工况下复合装置瞬时截距效率实验结果和数值解分别为63.6%和60.3%,两者间的均方根误差为2.84%。此外,以合肥为例探究了不同季节典型日SHRC复合系统的集热效率和热损失系数分别随辐照强度和入口温度等条件的变化规律,结果表明夏季系统可靠性最高。2、选择Fluent辐射模型研究制冷工况下SHRC复合系统的性能变化规律,获得装置制冷功率与(T-T)间的关系式,并与文献实验结果进行了对比。模拟值较实验值偏高,两者间均方根误差为13.85%,理论截距制冷量可满足夏季夜间普通房间制冷需求的45%左右,在一定范围内可利用上述关系式对SHRC复合系统制冷性能变化进行预测分析。3、利用典型气象年数据,结合性能关系式,选取纽约、新加坡、堪培拉、北京、伦敦和里约热内卢六个不同气候类型代表城市进行SHRC复合系统全年性能分析。结果表明:由于不同气候类型地区的辐照条件和环境温度不同,复合系统集热能力相差较大,除了热带雨林气候的新加坡全年得热量和制冷量分布较均匀外,其余各城市均随季节而变化。年得热量最多的城市为堪培拉(4048.73MJ/m),与得热量最少的城市纽约相差1257.39 MJ/m。此外,还对系统性能偏低的季节或地区提出了相应改善建议。

关键词：太阳能集热辐射制冷热效率数值模拟全年性能分析

一种基于外表面蒸发冷却溶液除湿和辐射制冷的温湿度独立控制空调系统的优化研究

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一种基于外表面蒸发冷却溶液除湿和辐射制冷的温湿度独立控制空调...

作者：李顺意南昌大学

学位级别：硕士

随着世界经济与人民收入水平的增长,居民对人居环境舒适性的要求提高,室内温湿度是影响人体舒适度的重要参数,空调系统可以将室内温湿度维持在人体适宜的范围。常规空调系统采用温湿度联合处理方式,会产生能源浪费,舒适性以及空气品质... 详细信息

随着世界经济与人民收入水平的增长,居民对人居环境舒适性的要求提高,室内温湿度是影响人体舒适度的重要参数,空调系统可以将室内温湿度维持在人体适宜的范围。常规空调系统采用温湿度联合处理方式,会产生能源浪费,舒适性以及空气品质差等缺点,温湿度独立控制系统的提出很好的解决了上述问题,室内温度和湿度都由独立的系统控制,为天然冷源和低品位能源的利用提供了条件,节约能源,运行成本低,且热舒适性好。本文提出了一种新型的基于外表面蒸发冷却溶液除湿和辐射制冷的温湿度独立控制空调系统,室内余热去除采用辐射制冷,室内余湿通过利用天然冷源的外表面蒸发冷却溶液除湿器去除,并将冷凝器和溶液再生器结合组成冷凝-再生器,使用冷凝器放出的废热进行溶液再生。论文对各部件和系统建立数学模型,针对装置和系统提出性能评价指标,使用Matlab软件进行系统编程,模拟了装置参数、流体参数和环境参数对不同装置和系统性能的影响。其次建立地板与房间的物理模型,利用CFD软件进行仿真模拟,分析了冷冻水进口参数和其它相关参数对辐射地板温度的影响并拟合经验公式,最后对温湿度独立控制的室内流场进行CFD模拟,分析了温湿度独立控制室内结露的可能性、室内温湿度和流场分布状况及室内的舒适度特性。通过研究发现,在设计装置时蒸发器采用较长的蒸发管长度有利于提高蒸发器和系统性能,存在最优的蒸发管管径,选用较长的除湿管长度和较多的除湿管数量都有利于外表面蒸发冷却溶液除湿器和系统性能的提升;在实际应用中,为提高系统COP和系统（?）效率,冷凝-再生器应该采用较大的再生空气流量和再生溶液流量,外表面蒸发冷却溶液除湿器应使用较大流量的除湿空气,除湿-再生循环溶液流量越大越好;通过CFD仿真模拟可知,辐射制冷末端不会产生结露现象,满足室内设计要求,顶板辐射形式更优,室内流场分布均匀。本文的研究证明了作者提出的新型温湿度独立控制空调系统的可行性,性能分析结论可以为装置和系统的设计与应用提供建议。

关键词：温湿度独立控制系统溶液除湿辐射制冷 CFD

大气窗口波段高透过/发射材料的制备及其辐射制冷性能研究

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大气窗口波段高透过/发射材料的制备及其辐射制冷性能研究

作者：张馨青岛科技大学

学位级别：硕士

辐射制冷是将物体中的热量以电磁波的形式通过大气透明窗口辐射到冷源而不消耗其他形式的能量,以此起到制冷效果。为了达到制冷效果,材料在大气窗口波段需要高透过来散发热量,或者高发射来辐射热量并且反射太阳光。本论文制备了以高分... 详细信息

辐射制冷是将物体中的热量以电磁波的形式通过大气透明窗口辐射到冷源而不消耗其他形式的能量,以此起到制冷效果。为了达到制冷效果,材料在大气窗口波段需要高透过来散发热量,或者高发射来辐射热量并且反射太阳光。本论文制备了以高分子为基体,无机物作为添加剂的复合薄膜材料,并且研究了其辐射制冷性能,主要内容如下:1.以聚苯乙烯(PS)和聚乙烯(PE)为高分子基体,CaF、ZnO和ZnS这三种无机物为添加剂,通过涂覆法制备致密性复合薄膜材料。采用傅里叶变换红外光谱仪对无机物和制备的薄膜材料进行红外透过性能测试,使用光学显微镜对薄膜的厚度进行测量,通过实验室自组装的测温装置对其辐射制冷性能进行测试。结果表明:随着无机添加剂含量的增加,复合薄膜材料的透过性能提高,制冷性能也随之提高;控制无机添加剂的含量和种类相同,PE系列复合薄膜的制冷性能较PS系列的好;其中添加4 wt%CaF的PE复合薄膜,在8-13μm的光谱范围内透过率高达95%,其对应的平衡温度为34.0℃,和未添加的PE薄膜相比,平衡温度下降了3.1℃,制冷性能最好;添加4 wt%无机物的CaF/PE这一系列薄膜厚度控制在30μm左右,平衡温度可以保持在34.5℃附近。CaF是最具有应用潜力的添加剂。2.以丙烯酸树脂、PVC和PMMA作为高分子基体,TiO、ZnO和ZrO等无机物为添加剂,采用静电纺丝法制备多孔复合薄膜。调整纺丝电压控制孔径大小,采用SEM对纺丝薄膜的微观结构进行表征,傅里叶变换红外光谱仪对材料的反射率和发射率进行测量,通过实验室自制的装置对材料的辐射制冷性能进行测试。结果表明:在0.2-2.5μm波段,孔径小的丙烯酸树脂薄膜较孔径大的反射率高,而且在大气窗口波段发射率也高;控制孔径大小相同,不同高分子基体,丙烯酸树脂体系和PMMA体系在0.2-2.5μm波段反射率高,其中添加2 wt%TiO的丙烯酸树脂薄膜反射率最高,约为89%;PMMA复合纺丝薄膜在0.2-2.5μm波段的反射率随着无机添加剂含量的提高而增大,其中添加6 wt%的TiO/PMMA和ZnO/PMMA复合薄膜反射率可达到89%左右,但对大气窗口处的发射率无明显影响;通过模拟太阳光照,添加2 wt%TiO的丙烯酸树脂薄膜平衡温度最低,为32.1℃,添加6 wt%的TiO/PMMA和ZnO/PMMA复合薄膜平衡温度分别为32.8℃和33.0℃。TiO/丙烯酸树脂体系既可高度反射太阳光,又在大气窗口高发射,使其有广阔的发展前景。

关键词：致密薄膜大气窗口透过率辐射制冷多孔薄膜反射率发射率

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纳米氧化钒制备及辐射制冷功能应用

纳米氧化钒制备及辐射制冷功能应用

作者：穆茜电子科技大学

学位级别：硕士

辐射制冷作为被动式降温方式,节能无污染,十分符合绿色可持续发展的方针,目前已经被广泛接受为一种有效缓解全球变暖的新思路。最近,因相变前后材料光学参数的显著变化,VO、GST等相变材料被尝试应用于辐射制冷复合膜层的研制中,以实现... 详细信息

辐射制冷作为被动式降温方式,节能无污染,十分符合绿色可持续发展的方针,目前已经被广泛接受为一种有效缓解全球变暖的新思路。最近,因相变前后材料光学参数的显著变化,VO、GST等相变材料被尝试应用于辐射制冷复合膜层的研制中,以实现能够依据外界的激励来调节自身辐射特性的智能辐射制冷功能膜层。本文基于Fabry-Perot谐振腔的共振吸收原理,设计并制备了基于VO的透明智能辐射制冷复合膜层。该辐射制冷复合膜层在可见光波段具有良好的透过率,在红外波段实现了主动式辐射制冷性能的调节。本文的研究内容及创新点可归纳如下:(1)围绕VO薄膜的相变特性,探索并优化了基于直流磁控溅射法在非晶衬底上制备超薄VO薄膜的工艺。当沉积温度降低、退火温度升高时,VO薄膜中V的含量增加,从而薄膜的光学带隙加宽,VO薄膜的透过率能够从57.68%提升至72.62%。其次,超薄VO薄膜在可见光区域的高温透过率峰值大于低温透过率峰值,这与文献结论相一致。此外,所有工艺参数下制备的超薄VO薄膜(厚度为23nm)的光学相变温度(33℃-45℃)都远低于理论上的68℃。这是因为超薄VO薄膜所受到的来自于衬底的应力接近完全状态,导致能带发生移动进而使得d能带与能带会大几率重合,从而d能带中的电子移向能带,消弱了原有的能带中电子间的相关性,使得此时的薄膜更加倾向于金属态,导致相变温度比较低。(2)以Fabry-Perot谐振腔的共振吸收为原理,设计了一种透明的智能辐射制冷复合膜层。该辐射制冷复合膜层具有良好的可见光透过率,在红外波段低温状态下低发射、高温状态下高发射,实现了主动式辐射制冷性能的调节。并通过仿真计算详细分析了关键膜层的厚度对辐射制冷复合膜层光学性能的影响机制。(3)参照前述仿真结果,制备了基于VO薄膜的智能辐射制冷复合膜层,并对其进行了分析表征和红外发射率的测试。结果表明,制备出的辐射制冷复合膜层的发射率在红外波段明显随着外界温度的变化而改变。在最优膜层参数下,辐射制冷复合膜层在“大气窗口”波段(8-138))的发射率调制量Δ高达0.714,这是目前所报道的基于VO辐射制冷膜层红外发射率调制量的最大值。同时,其可见光波段的透过率(48.11%)也达到节能玻璃的采光要求(>40%)。最后,通过对其辐射功率进行了计算与分析,发现此智能辐射制冷复合膜层在日间表现出低温状态下吸收太阳能、高温状态下通过“大气窗口”辐射热量的功能特性。

关键词：辐射制冷大气窗口发射率 VO2