超轻泡沫散热器热性能模拟
散热器热性能实验
• 6．改变工况进行实验
a．改变供回水温度 ，保持水流量不变。 b．改变流量 ，保持散热器平均温度不变。 即保持
恒定。
• 7 实验测定完毕
a. 关 闭电加热器开关 ;
b. 停止运行循环 水 泵；
c . 检查水 、 电等有无异常现象 ,量减 少室内温度波动 。低位水箱内的水由循环水泵打 入高位水箱 ，经电加热器加热并由温控器控制其 温度在某一 固定温度点 ， 由管道流入散热器中，
经其传热将一部分热量散人房间， 降低温度后的 回水通过转子流量计流人低位水箱 。流量计计量 出流经每个散热器在温度为th时的体积流量 。循环 泵打人高位水箱的水量大于散热器回路所需的流 量时 。多余的水量经溢流管流回低位水箱。
四、实验步骤
• 1． 系统充水 ，注意充水的同时要排除系统内的空气； • 2．打开总开关，启动循环水泵，使水正常循环， 同
时将冰瓶内放人冰水混合物 ，插入冰点热电偶；
• 3．将温控器调到所需温度(热媒温度) 。打开电加热
器开关 ，加热系统循环水；
• 4．根据散热量的大小调节每个流量计入口处的阀门。
算成瓦[w]。
Q= KF(t p - tn ) 式 中 Q——散热器传递给空气 的热量 ,
w;
K 散热器 的传热系数 , w/m2 · ℃ tp——散热器 平均温度 ， ℃。 tn——室内空 气温度 ， ℃ 将15.1－1中Q换算 成瓦后代入15. 1 －2中 ， 即可得出K=Q/ F(tp - tn) 。 其 中 tp ＝（t g+ t h ) /2 。
使之流量达到一个相对稳定的值 ，如不稳定则需找出原因， 系统内有气及时排除 ，否则实验结果不准确； 、
泡沫掺量对超轻质硫氧镁基泡沫混凝土性能的影响
第42卷第12期2023年12月硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol.42㊀No.12December,2023泡沫掺量对超轻质硫氧镁基泡沫混凝土性能的影响吕夏婷,谭洪波,张世轩,李懋高,王金堂,蹇守卫(武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室,武汉㊀430070)摘要:硫氧镁水泥具有轻质㊁导热系数低㊁耐火等优点,将其制备成泡沫混凝土并应用于建筑外墙保温系统具有巨大的市场潜力㊂本文通过加入高稳定改性泡沫来调控超轻质硫氧镁基泡沫混凝土的密度,并结合扫描电子显微镜(SEM)㊁光学显微镜(OM)等测试研究了气孔结构的变化,探究了密度和孔结构变化对超轻质硫氧镁基泡沫混凝土抗压强度和导热系数的影响㊂结果表明:随着高稳定改性泡沫掺量的增加,超轻质硫氧镁基泡沫混凝土的气孔数量增多且平均孔径明显减小,密度逐渐减小,抗压强度逐渐降低;当泡沫掺量为250%(质量分数)时,超轻质硫氧镁基泡沫混凝土的密度降低至88.33kg /m 3,导热系数降低至0.0382W /(m㊃K)㊂关键词:超轻质;改性硫氧镁水泥;泡沫混凝土;气孔结构;导热系数;抗压强度中图分类号:TU377.1㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1001-1625(2023)12-4262-09Effect of Foam Content on Performance of Ultra-Lightweight Magnesium Oxysulfate Foamed ConcreteLYU Xiating ,TAN Hongbo ,ZHANG Shixuan ,LI Maogao ,WANG Jintang ,JIAN Shouwei (State Key Laboratory of Silicate Materials for Architectures,Wuhan University of Technology,Wuhan 430070,China)Abstract :Magnesium oxysulfate cement has the advantages of light weight,low thermal conductivity and fire resistance,so it has great market potential to be prepared as foamed concrete and applied in building exterior insulation system.The density of ultra-lightweight magnesium oxysulfate foamed concrete was regulated by incorporating high stability modified foam.The changes in pore structure were investigated through scanning electron microscope (SEM)and optical microscope (OM ).Additionally,the effects of density and pore structure variations on the compressive strength and thermal conductivity of ultra-lightweight magnesium oxysulfate foamed concrete were also studied.The results indicate that with the increase of content of high stability modified foam,the number of pores increases and the average pore size significantly decreases.The density of ultra-lightweight magnesium oxysulfate foamed concrete decreases gradually,and the compressive strength gradually decreases as well.When the foam content is 250%(mass fraction),the density of ultra-lightweight magnesium oxysulfate foamed concrete reduces to 88.33kg/m 3,and the thermal conductivity reduces to 0.0382W/(m㊃K).Key words :ultra-lightweight;modified magnesium oxysulfate cement;foamed concrete;pore structure;thermal conductivity;compressive strength 收稿日期:2023-07-26;修订日期:2023-09-15基金项目:国家自然科学基金(51978544);2021年湖北省技术创新重大专项(2021BAA060)作者简介:吕夏婷(1999 ),女,硕士研究生㊂主要从事硅酸盐材料的研究㊂E-mail:158****7652@通信作者:谭洪波,博士,教授㊂E-mail:thbwhut@ 0㊀引㊀言建筑节能是减少能源消耗㊁降低温室气体排放和促进我国绿色低碳发展的关键策略㊂据统计[1-3],2020年全国建筑运行阶段碳排放达21.6亿吨,占全国碳排放总量的21.7%㊂保温材料是实现超低能耗建筑,提高建筑节能水平,降低建筑运行阶段能耗和碳排放的重要物质基础㊂目前,我国的建筑外墙保温系统大多采用有机保温材料,如发泡聚苯乙烯㊁聚氨酯泡沫等,容易燃烧,难以达到A 级不燃标准,存在火灾隐患[4-5]㊂而新型无机高效保温材料,如气凝胶㊁真空绝热板等,存在成本高昂㊁施工复杂㊁性能易衰减等关键问题[6-9]㊂第12期吕夏婷等:泡沫掺量对超轻质硫氧镁基泡沫混凝土性能的影响4263㊀因此,研发一种具有超低导热系数的轻质水泥基高效保温材料十分必要㊂硫氧镁水泥具有轻质㊁防火㊁凝结时间短㊁体积稳定性高㊁与钢材兼容性好㊁制备工艺简单以及环保节能等优点,在建筑保温材料领域有很大的应用前景[10-13]㊂但是传统硫氧镁水泥存在强度低㊁体积稳定性差㊁返潮返卤和泛霜起白等缺点,这限制了其进一步应用,因此需要对其改性[14-16]㊂改性硫氧镁水泥是将一定配比的活性MgO㊁MgSO 4㊁H 2O 和改性剂混合后,经水化形成以碱式硫酸镁晶须为主要水化产物的新型镁质水泥[17-19],同样具备轻质㊁防火㊁凝结时间短等特点㊂Zhou 等[20]以改性硫氧镁水泥为基础胶凝材料,加入泡沫后制备了干密度为603kg /m 3㊁导热系数为0.14W /(m㊃K)的硫氧镁基泡沫混凝土㊂Qin 等[21]以改性硫氧镁水泥为基础胶凝材料,加入稻壳和泡沫后制备了干密度为450.9kg /m 3㊁导热系数为0.1255W /(m㊃K)的保温墙板㊂部分学者[22-24]对轻质硫氧镁基泡沫混凝土做了相关研究,发现其密度和导热系数仍不及现有的有机㊁无机保温材料㊂因此,研究如何进一步降低硫氧镁基泡沫混凝土的密度和导热系数对其在建筑保温材料领域中的应用具有重大意义㊂因此,本文以改性硫氧镁水泥为基础胶凝材料,通过掺入高稳定改性泡沫来制备超轻质硫氧镁基泡沫混凝土,研究不同泡沫掺量对其密度㊁力学性能㊁保温性能㊁孔结构和微观结构的影响规律㊂1㊀实㊀验1.1㊀原材料图1㊀轻质MgO 粒径分布曲线和累积粒径分布曲线Fig.1㊀Particle size distribution curve and cumulative particle size distribution curve of lightweight MgO 制备基础胶凝材料-改性硫氧镁水泥的主要原料为轻质氧化镁(MgO)㊁七水硫酸镁(MgSO 4㊃7H 2O)㊁柠檬酸(citric acid,CA)和水㊂制备高稳定改性泡沫复合发泡剂的主要原料为黄原胶㊁菱镁发泡剂GX-7#和水㊂其中,轻质氧化镁㊁七水硫酸镁和柠檬酸购自国药集团化学试剂有限公司,黄原胶购自山东景鑫生物科技有限公司,菱镁发泡剂GX-7#购自山东镁嘉图新型材料科技有限公司,水为实验室自来水㊂轻质MgO粒径分布曲线和累积粒径分布曲线如图1所示㊂1.2㊀试验方案通过混合泡沫和改性硫氧镁水泥制备了超轻质硫氧镁基泡沫混凝土,研究了不同泡沫掺量对超轻质硫氧镁基泡沫混凝土性能的影响㊂在保持氧硫比(MgO 和MgSO 4㊃7H 2O 的摩尔比,记为M )㊁水硫比(H 2O 和MgSO 4㊃7H 2O 的摩尔比,记为H )相同的条件下,通过改变泡沫的掺量来调节超轻质硫氧镁基泡沫混凝土的密度,并研究泡沫掺量对超轻质硫氧镁基泡沫混凝土抗压强度㊁导热系数㊁孔结构和微观结构的影响㊂其中,泡沫稳定性更高,5h 泌水率为21.9%,与未改性前泡沫5h 泌水率(93.7%)相比降低了76.6%,其具体配合比设计如表1所示,泡沫改性前后气孔结构如图2所示㊂超轻质硫氧镁基泡沫混凝土的配合比如表2所示,其中 F0㊁F30㊁F100㊁F200㊁F250 分别表示该组超轻质硫氧镁基泡沫混凝土中泡沫掺量为MgO 质量的0%㊁30%㊁100%㊁200%和250%㊂表1㊀泡沫配合比Table 1㊀Mix proportion of foamFoam Mass /g Foam stabilizerGX-7#H 2O 5h drainage /%Unmodified foam 00.6100.093.7High stability modified foam 0.50.6100.021.94264㊀水泥混凝土硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷图2㊀泡沫的气孔结构Fig.2㊀Pore structure of foam表2㊀超轻质硫氧镁基泡沫混凝土的配合比Table2㊀Mix proportion of ultra-lightweight magnesium oxysulfate foamed concreteGroup Mass/gMgO MgSO4㊃7H2O CA H2O Foam F080.6123.0 1.0144.00F3080.6123.0 1.0144.026.9F10080.6123.0 1.0144.080.6F20080.6123.0 1.0144.0161.2F25080.6123.0 1.0144.0201.51.3㊀试验方法超轻质硫氧镁基泡沫混凝土制备方法:1)按照表1配合比称取水㊁稳泡剂黄原胶和发泡剂GX-7#,将稳泡剂黄原胶和发泡剂GX-7#依次加入水中,分别用磁力搅拌器分散30min,制得高稳定改性泡沫复合发泡剂,然后用高速搅拌机搅拌上述发泡剂制得高稳定改性泡沫;2)按照表2配合比称取MgO㊁MgSO4㊃7H2O㊁CA和水,将MgSO4㊃7H2O和CA依次加入水中溶解,待其完全溶解后与MgO混合并通过水泥胶砂搅拌机搅拌均匀,制得改性硫氧镁水泥;3)按照表2配合比称取高稳定改性泡沫与改性硫氧镁水泥,将二者混合均匀,制得硫氧镁基泡沫混凝土;4)将制备好的超轻质硫氧镁基泡沫混凝土装入40mmˑ40mmˑ40mm的模具中,并在温度20ħ㊁湿度65%的环境中养护7㊁14㊁28d㊂密度:1)干密度,参照标准‘泡沫混凝土“(JG/T266 2011)对超轻质硫氧镁基泡沫混凝土的干密度进行测试;2)湿密度,参照标准‘泡沫混凝土应用技术规程“(JGJ/T341 2014)对超轻质硫氧镁基泡沫混凝土的湿密度进行测试㊂抗压强度:依据轻质混凝土抗压强度测试标准ASTM C495,将40mmˑ40mmˑ40mm的试块放入鼓风干燥箱中,并在40ħ下烘干至恒重㊂采用电子式万能试验机(WDW-50)测试超轻质硫氧镁基泡沫混凝土的抗压强度,加载速度为5mm/min㊂孔结构:通过光学显微镜(KH-7700)观察超轻质硫氧镁基泡沫混凝土的孔结构,通过软件Nano Measurer1.2对其孔径进行表征㊂微观结构:通过SEM(Gemini SEM300)表征超轻质硫氧镁基泡沫混凝土的表观形貌,测试使用的加速电压均为15kV㊂导热系数:依据标准‘绝热材料稳态热阻及有关特性的测定“(GB/T10294 2008),通过双平板导热系数测定仪(IMDRY3001-Ⅲ)测量超轻质硫氧镁基泡沫混凝土的导热系数㊂试件尺寸为300mmˑ300mmˑ30mm,在测试前一天将试件置于鼓风干燥箱中,在40ħ下烘干至恒重,冷却至室温后开始测量㊂2㊀结果与讨论2.1㊀容重调控容重调控是实现保温材料超轻质的重要手段㊂本试验中,固定M值为4,H值为16,通过改变泡沫的掺第12期吕夏婷等:泡沫掺量对超轻质硫氧镁基泡沫混凝土性能的影响4265㊀量来研究其对超轻质硫氧镁基泡沫混凝土湿密度和干密度的影响,试验结果如图3所示㊂由图3可知,随着泡沫掺量的增加,超轻质硫氧镁基泡沫混凝土的湿密度和干密度均明显降低㊂与未掺泡沫时相比,掺加30%泡沫时,超轻质硫氧镁基泡沫混凝土干密度由1337.39kg /m 3下降至401.46kg /m 3,下降幅度为69.9%㊂当泡沫掺量为200%时,超轻质硫氧镁基泡沫混凝土干密度为99.43kg /m 3,相较于空白对照组下降了92.6%;而继续增加泡沫掺量至250%时,与空白对照组相比,超轻质硫氧镁基泡沫混凝土干密度进一步降至88.33kg /m 3,下降了93.4%,下降幅度趋于平缓㊂这可能是因为,泡沫能在改性硫氧镁水泥中稳定存在,二者混合后,改性硫氧镁水泥浆体包裹在泡沫表面并在泡沫粗化破裂前快速凝结,使超轻质硫氧镁基泡沫混凝土结构中形成大量微小气孔,导致密度显著降低[13,23]㊂而当泡沫掺量超过250%时,超轻质硫氧镁基泡沫混凝土松软如膏状,无法硬化成型脱模㊂这可能是由于单位体积内的改性硫氧镁水泥含量过低,黏附在单个泡沫表面的改性硫氧镁水泥数量过少,不能继续形成新的气孔,致使超轻质硫氧镁基泡沫混凝土的湿密度和干密度无明显变化㊂上述结果表明,当固定M 值和H 值时,超轻质硫氧镁基泡沫混凝土的湿密度㊁干密度随着泡沫掺量的增加而降低,当泡沫掺量超过200%时,下降幅度趋于平缓;当泡沫掺量达到250%时,超轻质硫氧镁基泡沫混凝土干密度最低㊂2.2㊀抗压强度泡沫掺量对超轻质硫氧镁基泡沫混凝土不同龄期(7㊁14㊁28d)抗压强度的影响如图4所示㊂由图4可知,随着泡沫掺量的增加,超轻质硫氧镁基泡沫混凝土在各龄期的强度均逐渐降低㊂未掺泡沫(F0)时,改性硫氧镁水泥7㊁14㊁28d 的抗压强度分别为23.1㊁24.5和27.6MPa㊂与之相比,当泡沫掺量为30%(F30)时,超轻质硫氧镁基泡沫混凝土7d 强度下降至3.24MPa,14d 强度下降至3.99MPa,28d 强度下降至4.34MPa,分别下降了86.2%㊁84.1%与84.4%;当增加泡沫掺量至200%时,与空白对照组F0相比,F200组7d 强度下降了99.1%,至0.26MPa,14d 强度下降了98.8%,至0.31MPa,28d 强度下降了98.6%,至0.38MPa;而继续提升泡沫掺量至250%时,F250组抗压强度的下降幅度趋于平缓,相较于F0组,F250组7d 强度下降了99.2%,至0.19MPa,14d 强度下降了99.1%,至0.21MPa,28d 强度下降了99.1%,至0.26MPa㊂㊀图3㊀泡沫掺量对超轻质硫氧镁基泡沫混凝土密度的影响Fig.3㊀Influence of foam content on density of ultra-lightweight magnesium oxysulfate foamedconcrete 图4㊀泡沫掺量对超轻质硫氧镁基泡沫混凝土抗压强度的影响Fig.4㊀Influence of foam content on compressive strength of ultra-lightweight magnesium oxysulfate foamed concrete ㊀㊀出现这种现象可能有两方面原因:1)泡沫掺量低于200%时,随着泡沫掺量增加,改性硫氧镁水泥基体中的气孔数量大幅增加,这直接导致抗压强度持续显著降低㊂但随着泡沫掺量由200%继续增至250%,改性硫氧镁水泥基体中的气孔数量略有增加,故超轻质硫氧镁基泡沫混凝土的抗压强度又有小幅度降低[25];2)随着泡沫掺量增多,改性硫氧镁水泥基体的体积也逐渐变大,这导致单位体积内改性硫氧镁水泥含量显著减少,不能充分黏附在每个泡沫表面起到骨架支撑作用,而改性硫氧镁水泥的水化产物如强度相5Mg(OH)2㊃MgSO 4㊃7H 2O(简称5㊃1㊃7相)的含量也显著减少,造成抗压强度明显降低,而当泡沫掺量由4266㊀水泥混凝土硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷200%增至250%时,单位体积内泡沫含量略有增多,改性硫氧镁水泥的含量略有减少,故抗压强度只有小幅度降低,并趋于平缓㊂因而,超轻质硫氧镁基泡沫混凝土的抗压强度随着泡沫掺量的增加先显著降低,之后趋于平缓㊂2.3㊀微观结构为了进一步研究泡沫掺量对超轻质硫氧镁基泡沫混凝土抗压强度的影响机理,通过SEM对超轻质硫氧镁基泡沫混凝土的微观形貌进行表征㊂超轻质硫氧镁基泡沫混凝土的SEM照片如图5所示㊂观察图5(a) ~(d)左侧照片可知,从F30组到F200组,超轻质硫氧镁基泡沫混凝土结构中气孔数量增加,孔径分布趋于均匀,而在F250组中,连通孔和不规则球形孔数量增加,气孔圆度变差㊂这是因为在泡沫掺量达到200%前,单个泡沫表面有足够的水泥包裹,能够形成独立闭口孔,结构中气孔数量增加;继续增加泡沫掺量至250%,单位体积内水泥含量过少,不能充分包裹在泡沫表面,泡沫合并,使泡沫混凝土结构中个别大气孔增多㊂观察图5(a)~(d)中部照片可知,F30组中气孔孔壁上存在大量针棒状的5㊃1㊃7相,F100组中对应位置上有大量针棒状和少量破碎状的5㊃1㊃7相,F200组中相应位置上含有大量破碎状和少量针棒状的5㊃1㊃7相,而F250组中相应位置上只有少量破碎状的5㊃1㊃7相和柱状的Mg(OH)2㊂观察图5(a)~(d)右侧照片可知,在气孔内部孔壁位置,F30组含有非常多的针棒状且相互搭接的5㊃1㊃7相,F100组含有较多的针棒状5㊃1㊃7相㊁未反应的MgO和少量柱状的Mg(OH)2,F200组含有少量的针棒状5㊃1㊃7相和大量凝胶状5㊃1㊃7相,而F250组含有微量的针棒状5㊃1㊃7相和大量的Mg(OH)2㊂出现这种现象的原因有:1)在反应加速期,由MgO水解产生的水合羟基镁离子([Mg(OH)(H2O)x]+)与CA发生螯合反应形成一个稳定的络合层,不断吸附浆体中游离的SO2-4和Mg2+形成5㊃1㊃7晶相,随着反应进行,5㊃1㊃7相成核并生长,而随着泡沫掺量增加,单位体积内泡沫混凝土结构中泡沫体积占比增大,水泥浆体体积占比减小,供5㊃1㊃7相等水化产物生长的空间缩小,5㊃1㊃7相晶核不能够沿针棒状充分生长,而在气孔表面形成大量凝胶状5㊃1㊃7相,使孔壁更加密实;2)泡沫掺量增加使泡沫混凝土浆体中的水分也相对增加,促进诱导期的水合羟基镁离子([Mg(OH)(H2O)x]+)与OH-反应生成Mg(OH)2[26]㊂由此说明,泡沫掺量改变对超轻质硫氧镁基泡沫混凝土的气孔结构和水化产物的生长均有影响㊂随着泡沫掺量增加,超轻质硫氧镁基泡沫混凝土结构中气孔数量增加,5㊃1㊃7相在孔壁上的生长情况由针棒状逐渐转变为凝胶状,Mg(OH)2含量增多,导致超轻质硫氧镁基泡沫混凝土的抗压强度降低㊂㊀第12期吕夏婷等:泡沫掺量对超轻质硫氧镁基泡沫混凝土性能的影响4267图5㊀超轻质硫氧镁基泡沫混凝土的SEM照片Fig.5㊀SEM images of ultra-lightweight magnesium oxysulfate foamed concrete2.4㊀孔结构为了进一步研究泡沫掺量对超轻质硫氧镁基泡沫混凝土气孔结构的影响,通过光学显微镜(optical microscope,OM)观察超轻质硫氧镁基泡沫混凝土气孔分布情况㊂图6为超轻质硫氧镁基泡沫混凝土气孔结构的OM照片,图7为相对应的气孔孔径分布情况㊂由图6(a)~(c)可直观观察到,从F30组到F200组,大气孔数量减少,小气孔数量明显增多,孔径分布逐渐均匀㊂由图7可知,F30组的最大孔径为638.90μm,最小孔径为87.54μm,平均孔径为151.79μm,均大于另外三组㊂F200组的最大孔径㊁最小孔径和平均孔径分别为257.12㊁65.00和112.71μm,为四组最低,且相较于F30组,其最大孔径缩小了59.8%,最小孔径缩小了25.7%,平均孔径缩小了25.7%,而F250组的三种孔径均略高于F200组的孔径㊂超轻质硫氧镁基泡沫混凝土的气孔孔径频率分布如图8所示㊂从图8中可知,超轻质硫氧镁基泡沫混凝土结构中,孔径在60~120μm的气孔出现的频率从高到低依次为F200㊁F250㊁F100㊁F30组,其中F200组比F30组高了70.4%㊂在F30组结构中,孔径大于240μm的气孔出现的频率高于F100㊁F200和F250组㊂这是因为在泡沫掺量达到200%之前,每个泡沫表面都有足够的改性硫氧镁水泥包裹,能够形成规则且圆度较高的闭口孔,随着泡沫掺量增加,表面被水泥包裹的泡沫在泡沫混凝土浆体中受到的束缚力更复杂,不易合并,故超轻质硫氧镁基泡沫混凝土结构中总气孔数量增多,气孔平均孔径逐渐降低㊂当泡沫掺量超过200%后,随着泡沫掺量增加,单位体积内改性硫氧镁水泥的含量过少,不能充分黏附在单个泡沫表面,部分小泡沫合并为大泡沫,形成圆度较低且孔径较大的气孔,使F250组气孔平均孔径比着F200组略有增加,但仍小于F30组和F100组㊂4268㊀水泥混凝土硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷图6㊀泡沫掺量对超轻质硫氧镁基泡沫混凝土气孔结构的影响Fig.6㊀Influence of foam content on pore structure of ultra-lightweight magnesium oxysulfate foamedconcrete 图7㊀超轻质硫氧镁基泡沫混凝土的气孔孔径分布Fig.7㊀Pore diameter distribution in ultra-lightweight magnesium oxysulfate foamedconcrete 图8㊀超轻质硫氧镁基泡沫混凝土的气孔孔径频率分布Fig.8㊀Distribution frequency of pore diameter inultra-lightweight magnesium oxysulfate foamed concrete ㊀㊀因此,随着泡沫掺量增加,超轻质硫氧镁基泡沫混凝土结构中气孔数量逐渐增多,平均气孔孔径逐渐减小,孔径分布更加均匀㊂2.5㊀导热系数图9㊀泡沫掺量对超轻质硫氧镁基泡沫混凝土导热系数的影响Fig.9㊀Influence of foam content on thermal conductivity of ultra-lightweight magnesium oxysulfate foamed concrete 在建筑保温系统中,导热系数是衡量建筑保温材料保温性能的重要指标,导热系数越低,建筑保温材料的隔热性能越好[7-8,27]㊂泡沫掺量对超轻质硫氧镁基泡沫混凝土的导热系数的影响如图9所示㊂由图9可知,随着泡沫掺量的增加,超轻质硫氧镁基泡沫混凝土的导热系数逐渐降低㊂未掺加泡沫时,F0组导热系数为2W /(m㊃K)㊂与F0组相比,随着泡沫掺量的增加,F30组导热系数下降至0.2312W /(m㊃K),下降幅度为88.4%㊂当泡沫掺量增加至200%时,F200组导热系数为0.0465W /(m㊃K),相较于F0组下降了97.7%;继续增加泡沫掺量至250%时,F250组导热系数为0.0382W /(m㊃K),与F0组相比下降了98.1%㊂这是因为随着泡沫掺量的增多,硫氧镁水泥基体中被引入了大量气泡,这些气泡在水泥基体中形成了闭孔结构,使超轻质硫氧镁基泡沫混凝土结构中的气孔数量大幅增加,阻碍了热量在材料内部的传递,进而大幅降低材料的导热系数㊂由上述结果可知,随着泡沫掺量增加,超轻质硫氧镁基泡沫混凝土的导㊀第12期吕夏婷等:泡沫掺量对超轻质硫氧镁基泡沫混凝土性能的影响4269热系数逐渐降低㊂3㊀结㊀论1)高稳定改性泡沫的掺入能显著降低超轻质硫氧镁基泡沫混凝土的密度㊂当泡沫掺量达到250%时,超轻质硫氧镁基泡沫混凝土的干密度可降低至88.33kg/m3,与未掺泡沫时相比降低了93.4%㊂2)随着泡沫掺量逐渐增加,超轻质硫氧镁基泡沫混凝土中气孔数量大幅增多,直接导致其抗压强度降低;此外,掺加泡沫后,单位体积内水泥含量减少以及供水泥水化产物生长的空间减小,由此导致单位体积内针棒状水化产物5Mg(OH)2㊃MgSO4㊃7H2O大幅减少,进而显著降低超轻质硫氧镁基泡沫混凝土的抗压强度㊂3)当高稳定改性泡沫的掺量为200%时,超轻质硫氧镁基泡沫混凝土孔结构最优,其最大孔径㊁最小孔径和平均孔径均分别为257.12㊁65.00和112.71μm,与泡沫掺量为30%时相比,分别降低了59.8%㊁25.7%和25.7%㊂4)当泡沫掺量为250%时,超轻质硫氧镁基泡沫混凝土的导热系数可降低至0.0382W/(m㊃K),与未掺泡沫时的导热系数相比降低了98.1%㊂参考文献[1]㊀邓婷婷.建筑碳排放影响因素分析及系统仿真[D].武汉:华中科技大学,2022.DENG T T.Analysis of influencing factors of building carbon emission and system simulation[D].Wuhan:Huazhong University of Science and Technology,2022(in Chinese).[2]㊀陈进道.中国建筑行业碳排放测算及影响因素分解分析[D].重庆:重庆大学,2016.CHEN J D.Calculation of carbon emissions from construction industry in China and decomposition analysis of 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泡沫铝材料的制备与有限元模拟
泡沫铝材料的制备与有限元模拟泡沫铝材料是一种轻质、高强、具有良好吸声和隔热性能的新型功能材料。
由于其独特的优点，泡沫铝材料在许多领域都具有广泛的应用前景，如汽车、航空航天、建筑和国防等。
因此，研究泡沫铝材料的制备技术与有限元模拟对其性能的影响具有重要意义。
泡沫铝材料的制备方法主要有物理发泡法、化学发泡法和机械搅拌法等。
其中，物理发泡法是最常用的方法，其工艺流程如下：将混合物放入模具中，置于一定温度和压力条件下；发泡剂分解产生气体，导致混合物膨胀，形成泡沫铝材料；通过观察泡沫铝材料的泡孔结构，发现泡孔大小、分布和密度等因素对其性能有较大影响。
同时，泡沫铝材料的力学性能也表现出明显的各向异性，其中沿垂直于泡孔方向的性能较好。
有限元模拟是一种常用的数值分析方法，可以用来预测泡沫铝材料的性能。
在有限元模拟过程中，需要选择合适的材料模型、边界条件和有限元软件。
其中，材料模型需要考虑泡沫铝材料的弹性模量、泊松比和密度等参数；边界条件需要考虑材料的受力情况；有限元软件可选择ANSYS、SolidWorks等。
通过有限元模拟，可以得出泡沫铝材料的应力、应变和疲劳寿命等性能指标。
在应力分析中，发泡剂的加入使得泡沫铝材料的应力水平显著降低；在应变分析中，泡沫铝材料的应变主要发生在泡孔内，并且沿泡孔方向的应变最大；在疲劳寿命分析中，泡沫铝材料的疲劳寿命随着泡孔密度的增加而降低。
通过对泡沫铝材料的制备与有限元模拟研究，发现制备过程中的发泡工艺对泡沫铝材料的性能具有重要影响。
同时，有限元模拟结果表明，泡沫铝材料的应力、应变和疲劳寿命等性能指标受到泡孔结构、密度等因素的影响。
然而，目前的研究还存在一些不足之处，如制备过程中工艺参数的控制、有限元模拟中材料模型的精度等问题需要进一步探讨。
为了更好地应用泡沫铝材料，未来的研究方向可以从以下几个方面展开：优化制备工艺：进一步研究发泡工艺中的关键参数，如发泡剂类型、温度和压力等对泡沫铝材料性能的影响，为实现制备过程的优化提供依据。
泡沫塑料测试标准总结
泡沫塑料测试标准总结泡沫塑料是一种轻质、隔热、吸音和抗冲击的材料，因其独特的性能广泛应用于包装、建筑、汽车、电子等领域。
为了确保泡沫塑料的质量和安全性，需要进行一系列的测试。
本文将对泡沫塑料的测试标准进行总结。
1.物理性能测试泡沫塑料的物理性能测试主要包括密度、抗张强度、抗冲击性和硬度等指标的测定。
密度测试通过测量单位体积内的质量来确定泡沫塑料的密度，常用方法有称重法和浸水法。
抗张强度测试用来评估泡沫塑料的拉伸性能，常用方法有拉伸试验和压缩试验。
抗冲击性测试通过模拟实际使用条件下的冲击力，并测量泡沫塑料的抵抗能力。
硬度测试用来评估泡沫塑料的表面硬度，常用方法有巴氏硬度和洛氏硬度。
2.燃烧性能测试泡沫塑料的燃烧性能测试主要包括燃烧性和烟雾生成的评估。
燃烧性测试通过评估泡沫塑料的燃烧速度和烟雾的生成量来确定其对火灾的响应。
常用的测试方法有燃烧性能评定、氧指数测试和烟密度评定等。
3.热性能测试热性能测试用来评估泡沫塑料的绝热性能和热稳定性。
绝热性能测试可以通过测量泡沫塑料的导热系数来评估其隔热性能。
热稳定性测试可以评估泡沫塑料在高温下的性能表现，例如耐高温变形和耐火烧蚀等。
常用的测试方法有导热系数测试、热变形温度测试和耐火性能测试等。
4.包装性能测试泡沫塑料常被用于包装材料，所以包装性能测试至关重要。
包装性能测试包括抗压强度、抗震动性、抗拉破性和耐冲击性等指标的测定。
抗压强度测试可以评估泡沫塑料的耐力和承重能力，常用方法有压缩试验和振动试验。
抗震动性测试通过模拟实际运输环境下的震动条件来评估泡沫塑料的保护能力。
抗拉破性测试用来评估泡沫塑料的撕裂强度和抗拉伸能力。
耐冲击性测试通过模拟实际使用条件下的冲击力来评估泡沫塑料的抵抗能力。
总结：泡沫塑料的测试标准主要包括物理性能测试、燃烧性能测试、热性能测试和包装性能测试等。
通过这些测试，可以确保泡沫塑料产品具有合格的质量和良好的性能，确保产品的安全性和可靠性。
寒冷地区超轻泡沫混凝土节能及经济性评价
0引言数据显示[1]，寒冷地区采暖空调能耗占建筑能耗的23.2%，而围护结构保温体系是降低建筑冷热能耗、促进我国建筑行业节能减排的关键。
截至2014年，我国存量及新建建筑90%以上采用以XPS板（挤塑式聚苯乙烯隔热保温板）为代表的有机保温材料[2]。
由于有机保温材料防火性能欠佳造成人员财产巨大损失。
包括超轻泡沫混凝土在内的无机保温材料因其防火能力强、耐久性好、价格低、绿色环保等特点，市场份额由2010年的6%快速增长到2019年的38%，近年来逐渐成为建筑节能领域的重要研究方向。
目前，国内外学界对超轻泡沫混凝土的研究主要集中在微观结构、材料与改性实验、抗压强度、导热系数等单一物理性能优化等方面[3-9]，缺乏实际使用情况下与现行常规有机保温材料的节能性能对比评价。
本文以寒冷地区典型城市天津为例，运用EnergyPlus能耗模拟软件，对典型办公建筑围护结构中XPS板和超轻泡沫混凝土2种保温体系的保温隔热性能进行模拟和分析，并通过多元非线性回归分析得出超轻泡沫混凝土保温设计的最优方案，为寒冷地区办公建筑保温体系设计提供理论及实践依据。
寒冷地区超轻泡沫混凝土节能及经济性评价袁景玉，胡可，高源，岳晓鹏，吴哲元（河北工业大学建筑与艺术设计学院，天津300130）摘要：采用EnergyPlus能耗模拟工具，建立寒冷地区办公建筑基准模型，对比分析了XPS板和超轻泡沫混凝土的能耗表现及节能适应性。
通过多元非线性回归分析得到理想状态下墙体和屋面保温层的配比关系，计算了2种保温材料的全生命周期成本。
研究结果表明，超轻泡沫混凝土保温材料全年均具有良好的保温隔热性能和节能适应性，且冬季节能表现优于XPS板。
在全生命周期内使用超轻泡沫混凝土所产生的费用比XPS板低，且随着能耗的降低，使用超轻泡沫混凝土保温系统将会更加经济。
关键词：超轻泡沫混凝土；能耗模拟；多元非线性回归分析；全生命周期成本中图分类号：TU528.2文献标识码：A文章编号：1001-702X（2021）01-0132-06Energy-saving performance and economic evaluation of ultra-lightweight foam concrete in cold areaYUAN Jingyu，HU Ke，GAO Yuan，YUE Xiaopeng，WU Zheyuan（School of Architecture&Art Design，Hebei University of Technology，Tianjin300130，China）Abstract：EnergyPlus was used to establish the model of office buildings in cold areas.The energy consumption performance and energy saving adaptability of XPS and ultra-light foamed concrete are compared and analyzed.Then，the ratio relation of wall and roof insulation under ideal condition is obtained through multiple nonlinear regression analysis，and the life cycle cost of thetwo kinds of insulation materials is calculated.The results show that the ultra-lightweight foam concrete has good thermal insula原tion performance and energy saving adaptability throughout the year，the energy saving performance of which is better than XPS in winter.The cost of using ultra-lightweight foamed concrete for the full life cycle is lower than that of the XPS insulation board，and as energy consumption decreases，the ultra-lightweight foamed concrete insulation system will be more economical.Key words：ultra-lightweight foam concrete，energy simulations，multiple nonlinear regression analysis，life cycle cost基金项目：国家自然科学基金项目（51808179）；河北省社会科学基金项目（HB18SH006）；河北省高等学校科学研究计划重点项目（ZD2017218）收稿日期：2020-06-11作者简介：袁景玉，男，1966年生，博士，教授，研究方向：绿色建筑数字化模拟与优化方法。
泡沫金属散热性能及应用前景
散热的影响。结果表明：孔隙率一定 ，泡沫铝 的对流 换热 系数 随孔 密度 的增大 而减 小 ；当孔 密度 一定 时 ， 泡 沫铝 的对 流换热 系数 随着 孔 隙率 的增大 而增大 。
近几年 ，国内的王晓鲁【１ｌ墩 授用泡沫镍、泡沫铜 代替这两种金属的翅片结构 ，来研究泡沫金属 的对 流换热情况 ，实验结果表 明 ：流体流过泡沫金属的 的阻力 比流过翅片的阻力大的多。邱海平【ｔ２】等人将 泡沫铝加工成翅片散热器的形状 ，研究泡沫铝翅片的 散热隋况 ，得出流体流过泡沫金属的阻力和孔密度有 很大的关系，泡沫金属的孔密度越大 ，阻力越大。
Ｋ．Ｃ．Ｌｅｏｎ￣＝１等人在 Ｄｒｕｍａ的基础上 ，将多孔泡 沫石墨立方体单胞模型切去八个顶角 ，简化成缺角 正方体模型 ，并根据泡沫石墨的平均孔径来调节模 型 的单 胞 模 型 的几何 尺 寸 ，从 而推 导 出泡沫 石 墨 的 有 效热 导 率 的计 算 方程 式 。研 究 计算 方 程 式发 现 ， 孔隙率一定时 ，泡沫石墨的有效热导系数随着孔径
铸 造 设 备 与 工 艺
２０１６年第 ３期
阻碍 作用 ，以及 流 体 和金 属 骨架 表 面 的摩擦 作 用 都 会使流体的机械 能损失 ，流体速度 降低 ，即开孔泡 沫 金属 阻力 特性 。
早 在 １９世 纪 ６０年 代 末 ，Ｄａｒｃｙ￣等人 就 根 据 水 在土壤 中的渗流过程 ，提 出了著名的 Ｄａｒｃｙ定律 ， 即 ：单相 介 质流 过 多孑Ｌ介 质 时受 到 的 阻力 包括 粘 性 阻力 和惯性 阻力 ，且压 降和流体流速呈二次方关 系 ，开创 了人类研究多孔介质中压降和流体流速关 系 的先河 。
IGBT_水冷散热器的仿真与试验
看出，基板厚度增加时其表面最高温度逐渐上
升，这是因为基板厚度增加导致 IGBT 和冷却
液之间的传递热阻也随着增加，散热性能变
差。
间断式肋片长度影响对流换热面积的大
小，从而影响散热。该文研究了肋片长度为
5mm~40mm 时，散热器基板表面最高温度的
变化如图 2（b）所示。可以看出，当长度为
5mm~20mm 时，随着肋片长度增加，基板表面
利用机组和水冷测试平台对样机进行额定工况温升测试，试验数据与仿真结果相吻合。研究表明，平直肋片散热
器不仅工艺简单、成本低，而且能很好地满足 IGBT 的散热需求。
关键词 ：变频器 ；水冷散热器 ；IGBT ；Flotherm
中图分类号 ：TB 657
文献标志码 ：A
随着大功率电力电子器件的迅速发展，变频器广泛地 应用于工业领域中。各行业对变频器体积结构要求越来越紧 凑，这就意味着产品的体积热流密度越来越大，对系统的散 热设计要求也不断提高。为提高产品的可靠性，实现设备的 高效散热是非常重要的环节。IGBT 作为变频器的主要功率 器件，其单位体积发热量较大，系统的功率密度和发热量急 剧增大，所以 IGBT 的散热就成为整机散热设计的关键。
4 试验研究
该研究使用 30kW 电机机组和水冷测试平台进行额定工
况下样机温升测试，受试验条件限制，水冷散热器在测试条
件下，其环境温度和冷却液体的温度不能满足 65℃的条件，
在分析试验结果的过程中，采用测试点温升值与仿真结果进
行对比。水冷测试平台装有装配时将热电偶线布置在
1 变频器功率单元结构
该文以 30kW 变频器功率单元模块为研究对象，其主要 结构由壳体、面盖及内部的 IGBT、母线电容和铜排等组成， 其中水冷散热器作为一个冷板结构件，IGBT 安装在水冷散 热器基板上，其发热量通过基板传递给肋片并通过冷却液体 将热量带走，散热器内部流道采用间断式的平直肋片，与普 通肋片相比增加水道内体流体扰动、提高散热效率和减少流 道内压力。冷却水道的密封方式采用橡胶圈和密封盖板通过 螺栓锁紧，满足国标的压强要求。
泡沫混凝土热力学性能试验研究
泡沫混凝土热力学性能试验研究一、前言泡沫混凝土是一种新型的轻质建筑材料，具有优良的隔热性能、吸音性能和耐久性能，在建筑、路桥、地铁等领域有广泛的应用。
泡沫混凝土的热力学性能是其应用的重要指标之一，本文将对泡沫混凝土的热力学性能进行试验研究。
二、实验材料本实验采用的泡沫混凝土材料为M15级别，水泥用量为350kg/m³，砂用量为800kg/m³，水泥砂比为1:2.28。
制备方法为混凝土按照配合比配制后，加入泡沫发生剂进行发泡，将发泡后的混凝土浇铸成型，经过养护后进行试验。
实验所需的设备有热工分析仪、热导仪、热重分析仪等。
三、实验内容1. 热导系数测试将泡沫混凝土样品切割成规定大小的试样，使用热导仪进行测试，测试条件为室温下，热流方向垂直于试样截面，热流密度为5W/m²。
记录试样的热导系数。
2. 热膨胀系数测试将泡沫混凝土样品切割成规定大小的试样，使用热工分析仪进行测试，测试条件为从室温升温到100℃，升温速率为10℃/min，记录试样的热膨胀系数。
3. 热重分析测试将泡沫混凝土样品切割成规定大小的试样，使用热重分析仪进行测试，测试条件为在空气中加热，升温速率为10℃/min，记录试样的质量损失。
四、实验结果分析1. 热导系数测试结果通过热导系数测试，得到泡沫混凝土的热导系数为0.08W/(m·K)。
2. 热膨胀系数测试结果通过热膨胀系数测试，得到泡沫混凝土的热膨胀系数为2.1×10^-5/℃。
3. 热重分析测试结果通过热重分析测试，得到泡沫混凝土在600℃时质量损失为6.8%。
五、结论通过实验研究，得到了泡沫混凝土的热导系数、热膨胀系数和热重分析结果。
泡沫混凝土的热导系数为0.08W/(m·K)，热膨胀系数为2.1×10^-5/℃，热重分析结果显示泡沫混凝土在600℃时质量损失为6.8%。
这些数据为泡沫混凝土的使用提供了参考。
六、参考文献[1] 刘敏,刘文建,李军.泡沫混凝土的研究进展[J].新型建筑材料,2020,47(06):1-4.[2] 严振华,王志华,黄梁波.泡沫混凝土的热物理性能研究[J].建筑节能,2012,40(02):35-39.[3] 王威,张斌,李世波.泡沫混凝土的热物理性能研究[J].四川建材,2012,32(05):55-57.。
高导热性的石墨泡沫
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河北工程大学英文翻译
是在系统内 0.03kPa/cm 的压降还是实现了.风机向若干个装有肋片的导管(图 10 中未显示) 鼓动了每分钟 39000 公升的空气(远远小于车辆时速处于 180mph 时每分钟 170000 公升的 空气流量).散热器的尺寸为 22.9 cm x 17.78 cm x 15.27 cm,其尺寸远比现有的散热器要 小.热机的冷却工质在测试的过程中，维持在每分钟 57.5 升（99.4℃） 。这是理想的发动 机进气冷却温度（下面这将减少进口温度效率的发动机)。根据给定的冷却剂流量,相当于 33.5 万千瓦的热空气,隔离了从周围的干燥的空气增加的约 4°C。整体传热系数的计算是 977 W/m2·K，并取得了预期的进气冷却剂的温度,这被认为是一个成功的测试。 图 3。图中表示的热交换器，用丰富泡沫强化表面积加工,提高了传热,降低了压降。 注意,这个若干排的设计被应用于最终的版本中。 散热器 为了描述泡沫作为一种电子散热材料的表现，在实验室(图 4)来量化其功耗能力。按 照图 2 所示安装, 泡沫铝制板(通常是由钎焊)的地方,被置于一个腔内冷却液的流动。系 统设置泡沫周围没有缝隙，这样，强制流体流过泡沫空隙中。该系统是密封在 O 形环, 压 力锥插入室中以测量系统压降。一个模拟功率转换器（5 cm x 5 cm x 2 cm 铝桶加热器） 安装在铝基板上，可产热 800 Watts (32 W/cm2)。冷却液体流过系统的同时，换热器和进 出水温度都被测量下来。总的换热器数都根据方程式（1）计算出来（DTLM 为记录的温差， A 为附在铝板上的泡沫面积，q 为流体的热散失） ������0 = ������ /(������ ·Δ ������������������ ) (1)
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通信产品 Flotherm 散热仿真详解资料
Zoom-In系统的详细单板模型 原系统模型中Slot3槽位布局单板详细芯片模型
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仿真结果对比
单板模型在原系统的仿真结果
单板模型在Zoom-In系统的仿真结果
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与实验结果对比
由于产品属于公司保密性质，没有把实际产品的测试 数据写出来做一个对比分析。
20
结论
在电子设备热设计中，传统的经验评估以及无法及时满足产品开发的速 度和市场客户的需求。而借助于CFD软件来仿真设计产品的散热，就会避 免因为传统方法中因经验不足，数据不充分所导致的误差以及繁琐的解 析计算过程。这种基于流体传热的基本动量守恒定理和质量守恒定理， 利用成熟的数值计算方法，只要网格的大小、数量和布局合理，就会与 实际得到非常接近的计算结果。
计算FloTHERM软件中的高级阻力模型的A、B系数
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FloTHERM高级阻力模型的应用
槽位单板高级阻力模型参数设置
在这里我们构建高级阻力模型的方式是用一些基本理论公式和表格来计 算得出。而在之前FloTHERM软件在其网站上也提供了计算高级流阻系数 的宏，只要把风阻曲线的数据输入，也可以直接得到阻力系数，并产生 一个PDML模型下载使用。
南京电子技术研究所
23
机箱的结构及组成
机箱整体采用了框架式结构，主要由箱体、导板、风机、空气过滤器、前后门板等 构成。箱体框架与四周的蒙皮一体构成箱体基本外形，箱体底部设计有进风口和出 风口，另有截止波导窗安装位置；导板被固定在箱体框架上；散热过滤器分别固定 在箱体上进风口和出风口位置；风机固定于插板上，插在箱体框架的一侧，被锁紧 机构固定于箱体上；前、后门板通过铰链固定于箱体上，另一侧用收缩搭扣与锁钩 配合，将门板压紧在柜体上而不需其他紧固方式；门板及箱体上特殊配合结构使系 统防雨水。组件模块沿导板槽插入箱内，通过锁紧机构进行固定。
散热模拟分析报告
散热模拟分析报告1. 引言本文档旨在对散热模拟分析进行详细的描述和解释。
散热模拟分析是一种通过计算机模拟来评估和优化散热系统的热传导和热辐射效果的方法。
通过分析散热系统的热特性，我们可以设计出更高效和可靠的散热解决方案。
2. 分析方法在本次散热模拟分析中，我们采用了计算流体力学（CFD）方法来模拟和分析散热系统的热传导。
CFD方法基于流体力学原理，通过将流体分割为离散的网格单元，并对其进行方程求解，从而模拟流体的流动和热传导过程。
3. 模拟参数在进行散热模拟分析之前，我们需要确定一些模拟参数，以确保模拟结果的准确性。
以下是我们在本次分析中使用的参数：•材料热导率：根据散热器和散热表面的材料特性，我们选择了适当的热导率值。
•初始温度：我们假设散热系统的初始温度为25摄氏度。
•环境温度：我们考虑了散热系统周围环境的温度，通常为常温值。
•散热器尺寸：我们采用了实际散热器的尺寸和结构进行模拟。
4. 模拟结果经过模拟计算，我们得到了散热系统的温度分布图和散热效果图。
通过观察温度分布图，我们可以看到散热系统不同区域的温度变化情况。
而散热效果图则直观地展示了热量如何从散热器传导到周围环境中。
从模拟结果中，我们可以得出以下结论：•散热器表面温度分布均匀，没有出现过热现象。
•散热系统整体的散热效果良好，温度趋于稳定。
•在给定的环境温度下，散热器的散热能力满足需求。
5. 优化建议基于对散热模拟分析的结果和结论，我们提出了一些建议来进一步优化散热系统的性能：•优化散热器结构：通过改进散热器的设计、增加散热面积或改变散热片的排列方式等方式，进一步提高散热效果。
•优化风扇选择：选择适当的风扇型号和转速来提供足够的风量，进一步增强散热效果。
•优化散热材料：选择具有更高热导率的材料，可以提高散热系统的热传导效率。
6. 结论本文档通过散热模拟分析，评估了散热系统的热特性，并提出了一些优化建议。
通过合理的参数选择和结构优化，我们可以设计出更高效和可靠的散热解决方案。
汽车发动机冷却系统散热器建模仿真与设计
技术聚焦
Design-Innovation
额定功率设计散热器迎风面积，如式（2）所示。散热器
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式中：— ——散热器的目标散热量，kW；
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设计目标就是在匹配水阻、风阻性能的基础上，满足整 AMESim软件建立整车发动机冷却系统模型，同时搭建
车动力总成的散热需求，同时实现成本和质量的最优 了发动机热容模型，可以准确地仿真整车稳态工况发
[2]233-237
化。对数平均温差法计算繁琐 ，还需要查找换热 动机出水平衡水温和动态工况的温升曲线。这种研究
!"! 散热器经验参数方法
性能的影响及相互作用。文献[4]对散热器自然对流状
经验参数方法以发动机额定功率为设计工况；散
况下的传热性能及内部流动展开研究，提出了散热器 热器的目标散热量的计算，如式（1）所示。依据发动机
! 基金项目：国家重点研发计划项目（(G"HIJKG"G%%GG）
- -
2第0199（期9）
散热器是乘用车发动机冷却系统的核心零部件， 消耗功率比值和内部流动及散热规律。文章基于-
[2]237-243
散热器的水阻、风阻影响散热器水侧和风侧的流动性 的对流传热学理论建立了散热器数学模型 ，通过
[1]
能，散热器的换热性能影响发动机的燃烧 。散热器的 散热器单品性能数据拟合出散热器的换热系数，应用
2
0.07m/kW；
用Icepak热分析软件对散热器进行热设计
用Icepak热分析软件对散热器进行热设计陈斯文;吕梦琴;吴洁【摘要】散热器广泛用于电子产品的热设计,用于改善散热能力.散热器的传热方式包括3种:结构内部的导热传热、与周围空气的对流传热、辐射传热.选择散热器材料时除考虑热设计外还要兼顾抗冲击和振动的结构设计.论述了散热器的设计方法,用Icepak CFD热分析软件进行热设计的步骤包括建立模型、加载边界条件、检查结果等.优化时观察产品的最高温度数值,对肋片散热器肋片厚度、肋片数量进行优化,使产品的温度最低.为了验证仿真的正确性,进行了试验测试,仿真数据与实验数据一致.【期刊名称】《舰船电子对抗》【年(卷),期】2015(038)006【总页数】5页(P113-116,120)【关键词】温度;散热器;热设计【作者】陈斯文;吕梦琴;吴洁【作者单位】海军驻南京地区电子设备军事代表室,南京210039;中国电子科技集团公司第55研究所,南京210016;江西机电职业技术学院,南昌33013【正文语种】中文【中图分类】TN030 引言随着电子元器件功率密度的不断增加、设备的小型化发展，温度已经成为影响其可靠性的主要因素。
电子设备不断向高功率、高密度的方向发展，如果高功耗元器件的热量不能及时散发出去，会导致电子设备可靠性降低，这就要求对工作温度有较高要求的电子设备进行结构热设计［1］。
为了改善散热性能，通常采用散热器传热。
传统的散热器设计方法是首先进行理论计算，再借鉴工作经验略加改进，基本沿用旧的结构。
这样的散热器结构往往体积大、质量重、散热效果差。
用Icepak 软件设计的散热器体积、质量、散热均改善，研制周期短，可靠性高。
1 散热器的传热方式散热器的传热方式包括3种：结构内部的导热传热、与周围空气的对流传热、辐射传热。
导热传热存在于固体、液体和气体中，但是导热机理不相同。
金属导体中靠自由电子的运动，非导电固体中靠晶格结构的振动；液体中主要靠弹性波的作用；气体导热是由于气体分子互相碰撞引起的。
台式电脑机箱散热方案仿真研究
台式电脑机箱散热方案仿真研究前言台式电脑在向高功耗、高性能的方向发展的同时，也在不断追求更好的用户体验和设备元件的高可靠性，这离不开对机箱系统良好的散热设计，良好的机箱系统散热设计不仅要满足主板元器件保持在许用的温度规格下，也要尽可能降低机箱表面的温度以及噪音水平。
本文以一款台式电脑机箱为例，采用不同的散热器方案，对其满负载条件下进行了系统的散热仿真，以求得到更优的散热方案，为台式电脑系统的散热设计提供一定的指导。
1 模型介绍机箱模型尺寸为13L，配置了CPU、显卡、内存条、3.5寸HDD以及TFX 310W供电电源，机箱开孔率为43%，开孔状况机箱模型如图1所示图1 机箱开孔情况及模型台式机系统的主要热功耗分配按表1所示表1 仿真部件热功耗分配对于系统散热来说，重点需要关注的包括主板VR部件温度、CPU结温、机箱壳温、系统出风口的温度，在以下3中散热方案中，我们着重对这些部件温度进行比较，以此找到较为合理的散热方案。
方案1采用9225 CPU 离心风扇散热器+8025 后置系统风扇；方案2采用8025 CPU 轴流风扇散热器+8025后置系统风扇，其中CPU 风扇的气流方向吹向主板；方案3与方案2散热器及配置的风扇一样，只是CPU 风扇的气流方向吹向机箱侧板，图2示出了3中散热方案的细节。
图2 整机系统散热方案对比仿真的工况为25℃环境温度，在常压下进行。
机箱系统的风扇转速设定在3种散热方案下是一致的，其中前置系统风扇转速设定为2000rpm，CPU风扇和后置系统风扇转速设定为2500rpm，风扇PQ曲线见图3，可以看到，轴流风扇和离心风扇在PQ性能上差异十分明显，轴流风扇具有风量大、风压小的特点，而离心风扇与此相反。
图3 散热风扇PQ曲线2 仿真分析对比3种仿真方案的机箱温度分布，可以看到在机箱表面的壳温表现上，采用方案1的离心风扇散热器效果最佳，上顶壳表面温度最高39.2℃，因为离心风扇散热器的导风结构，对风扇气流有定向的导流作用，避免了机箱内部乱流的产生；方案3和方案2相比，8025轴流风扇反向安装也能带来壳温的改善，原因在于利用了CPU 风扇和后置系统安装位置的差异，CPU 风扇流出的热空气能被后置系统风扇以较小的阻力带走，而方案2因为其向主板四周下吹的方式，内部流场较为紊乱，后置系统风扇要带走其热量，阻力相对要大。
高性能泡沫玻璃的热导率测试及改进方法
高性能泡沫玻璃的热导率测试及改进方法1. 引言高性能泡沫玻璃作为一种轻质、绝缘性能优异的新型建筑材料，在建筑保温领域有着广泛的应用前景。
热导率是衡量绝缘材料性能的重要指标，影响着泡沫玻璃在建筑保温中的效果。
因此，对高性能泡沫玻璃的热导率进行准确的测试，并探索改进方法，具有重要的理论和实践意义。
2. 热导率测试方法2.1 轴向传热法轴向传热法是一种常用的测试高性能泡沫玻璃热导率的方法。
该方法通过测量泡沫玻璃在温度梯度下的热传导量，计算热导率。
具体步骤如下：(1) 制备相同尺寸的泡沫玻璃样本；(2) 在样本两侧施加恒定的温度差，观察样本温度随时间的变化；(3) 根据热传导定律计算样本的热传导量，并结合样本尺寸计算热导率。
2.2 平板横向传热法平板横向传热法可以用于测试薄型或片状泡沫玻璃的热导率。
该方法与轴向传热法类似，不同之处在于样本的热传导方向与热梯度垂直。
具体步骤如下：(1) 制备较薄的泡沫玻璃样本，并保持相同的面积；(2) 在样本两侧施加恒定的温度差，观察样本温度随时间的变化；(3) 根据热传导定律计算样本的横向热传导量，并结合样本尺寸计算热导率。
3. 热导率测试中的注意事项在进行热导率测试时，需要注意以下几点以保证测试结果的准确性：3.1 样本尺寸的选择样本尺寸的选择应考虑泡沫玻璃的实际使用情况，并符合热传导定律的前提条件。
样本的尺寸过小可能导致测量误差增大，样本的尺寸过大则会增加测试的困难度。
3.2 温度差的控制测试中施加的温度差应保持稳定且恒定，以确保测试结果的可靠性。
温度差不宜过大，一般在10~20摄氏度之间较为适宜。
3.3 测量时间的选择测试时需要长时间观察样本温度的变化趋势，以保证结果的准确性。
选择测试时间过长或过短都可能影响测试结果的可靠性，应根据泡沫玻璃的特性和测试要求合理选择。
4. 改进高性能泡沫玻璃的热导率的方法4.1 添加导热率较低的填料添加导热率较低的填料是一种常见的改进高性能泡沫玻璃热导率的方法。
abaqus crushable foam使用
abaqus crushable foam使用全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：Abaqus Crushable Foam是一款优秀的仿真软件，专门用于模拟泡沫材料在受力作用下的性能。
泡沫材料通常被广泛应用于包装、缓冲材料以及汽车碰撞实验等领域，其具有压缩性能优良、能够吸收大量能量等特点。
通过使用Abaqus Crushable Foam，用户可以模拟和分析泡沫材料在复杂加载条件下的行为，如挤压、受力等情况，为产品的设计和改进提供重要依据。
Abaqus Crushable Foam具有以下几个主要特点：2.多种材料模型：Abaqus Crushable Foam支持多种不同类型的泡沫材料模型，如线性弹性模型、非线性模型等，用户可以根据实际需求选择适合的材料模型进行仿真分析。
通过这些不同的材料模型，用户可以更加准确地模拟泡沫材料在受力下的性能表现。
3.易于使用：Abaqus Crushable Foam具有友好的用户界面和操作流程，使用户可以快速上手并进行仿真分析。
用户只需要输入泡沫材料的相关参数和加载条件，即可进行仿真计算并生成详细的分析报告，方便用户进行结果的查看和分析。
4.提供丰富的后处理功能：Abaqus Crushable Foam还提供了丰富的后处理功能，用户可以通过该软件方便地查看模拟结果，并对结果进行分析和比较。
用户可以通过波形图、应变云图、应力图等方式直观地了解泡沫材料在受力下的变形和性能表现，为产品的改进和优化提供重要参考。
第二篇示例：Abaqus是一种广泛使用的有限元分析软件，可以用于模拟各种工程问题，包括结构力学、热力学、电磁学等多个领域。
其中，Abaqus Crushable Foam是一个常用的材料模型，用于模拟泡沫等弹性材料在受力时的行为。
本文将介绍如何在Abaqus中使用Crushable Foam模型，并讨论一些应用案例。
在Abaqus中使用Crushable Foam模型主要分为以下几个步骤：1. 定义材料属性：首先需要定义Crushable Foam材料的物理性质，包括密度、弹性模量、泊松比、屈服应力等。
泡沫金属散热性能及应用前景
泡沫金属散热性能及应用前景谭礼明;南森;王芳;王录才【摘要】Because of the complexity of the three-dimensional structure, the heat dispersion of metal foam was generally studied though experimental research, numerical analysis and numerical simulation.This paper introduces the recent researches on the study of the characteristics of the surface heat transfer and pressure drop and the novel metal foam radiator to analyze its application prospect.%由于泡沫金属三维结构的复杂性，一般通过实验研究、数值分析以及数值模拟的方法对其散热性能进行研究。
本文通过介绍近年来国内外研究者对泡沫金属的表面传热特性、压降阻力特性以及新型泡沫金属散热器的研究状态，分析其应用前景。
【期刊名称】《铸造设备与工艺》【年(卷),期】2016(000)003【总页数】4页(P51-54)【关键词】泡沫金属;表面传热;压降阻力;散热器【作者】谭礼明;南森;王芳;王录才【作者单位】太原科技大学材料科学与工程学院，山西太原 030024;太原科技大学材料科学与工程学院，山西太原 030024;太原科技大学材料科学与工程学院，山西太原 030024;太原科技大学材料科学与工程学院，山西太原 030024【正文语种】中文【中图分类】TB34现如今，高性能、多功能、小型化、高效化，已成为电子产品发展的主流方向，但这种高度集成产品在其运行过程中势必会产生大量的热，如果这些热量不能够及时散掉，就会在其核心部件周围聚集，影响其性能，所以电子产品的散热问题成为制约其快速发展的主要因素。
类多孔结构超轻高效换热器流动传热特性研究
类多孔结构超轻高效换热器流动传热特性研究任勇翔;于霄;张筱喆;曹茂国;吕多;邱庆刚【摘要】针对航空发动机热管理系统的需求,提出了一种基于3D打印技术的正八面体类多孔结构换热器,并对其内部的流动传热问题开展研究.通过研究发现,正八面体类多孔结构可以有效提高换热器的效能.但随着结构系数Ce的减小,管外流阻会急速增加.当Ce减小到10后,管外阻力系数增大到光管的18.2倍.为此,本文开展了换热器内部的结构优化,在提高内部换热的情况下,尽可能减小换热器管外空气侧流阻,使得换热阻力综合系数ψ值达到最优.【期刊名称】《南京航空航天大学学报》【年(卷),期】2019(051)004【总页数】7页(P449-455)【关键词】类多孔介质;强化换热;3D打印【作者】任勇翔;于霄;张筱喆;曹茂国;吕多;邱庆刚【作者单位】沈阳发动机研究所,沈阳,110000;沈阳发动机研究所,沈阳,110000;沈阳发动机研究所,沈阳,110000;沈阳发动机研究所,沈阳,110000;沈阳发动机研究所,沈阳,110000;沈阳发动机研究所,沈阳,110000【正文语种】中文【中图分类】V231航空发动机热管理系统担负着设计发动机各部件、系统之间以及飞机和发动机之间热量分配的重任，从而达到提高能量利用效率、实现系统优化设计的目的。
换热器作为发动机热管理系统中的核心元件，其紧凑度、流动换热特性直接影响着热量的分配与利用，目前换热器已经广泛应用于国外航空发动机热管理系统中的冷却冷却空气系统、间冷回热系统、支点增压系统以及空天预冷系统等，如图1所示，紧凑高效换热器设计技术已经成为航空发动机热管理系统设计中的关键技术。
多孔介质由于其质轻、单位体积的表面积大，从而使得多孔介质在流动、传热传质、化学催化、强化换热[1-6]等方面有着与众不同的特点，因而被广泛应用于能源、化工、冶金、航空航天等各个领域[7-8]。
图1 发动机典型热管理方案Fig.1 Aeroengine typical thermal management solution多孔介质理论最早由达西（Darcy）提出。
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摘要 ： 在普通肋片散热器每两个翅片间烧 结金属泡沫 ， 设计 了一种用于功率模块冷却 的金属泡沫散热器结 构。 提 出了适用于金属泡沫散热器有 效导热 系数计算模型 ， 建立 了金属泡沫散热器的数学模 型。对 比改造 前后 的两类 散热器发现 ： 在恒定热流密度条件下 ， 金属泡沫散热器不存 在热量 累积现象 。金属泡 沫的散热器 的换热 系数 是 同
等几何参数肋片散热器的 ３ ． ６倍 。在相同压降时 ， 泡沫散热器中的空气流速要 低于肋片散热器 。在风 扇功率相 同 的情况下 ， 四个 翅片的金属泡沫散热器收益因子 比同等条件 的肋片散热器高出了约 ２ ０ ％。 关键词 ： 功率模 块 ； 泡沫散热器 ； 冷却 ； 热性能
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低 温 与 超 导
制冷技 术
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Ｖｏ ｌ ＿ ４１ Ｎｏ． ７
第４ １ 卷
பைடு நூலகம்
第 ７期
超 轻 泡 沫 散 热 器 热 性 能 模 拟
张亚平 ， 姬长发 ， 王建 国 ， 王美
（ 西安科技大学能源学院 ， 西安 ７ １ ０ ０ ５ ４ ）
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