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第1章 绪论1

1.1 相变材料与相变储能技术在国民经济中的作用1

1.2 相变材料与相变储能技术研究和应用现状2

参考文献5

第2章 相变储能技术的原理、特点和研究范围10

2.1 相变储能技术的原理10

2.1.1 相变储能的几种方式10

2.1.2 相变潜热11

2.1.3 相变储能系统的基本要求12

2.1.4 成核与过冷13

2.1.5 相变过程的热和质的传输14

2.2 相变储能技术的特点16

2.3 相变材料和相变储能技术的研究范围16

参考文献17

第3章 材料相变原理18

3.1 相变的分类及其特征18

3.1.1 按热力学特征分类18

3.1.2 按相变方式分类23

3.1.3 按原子迁动方式分类24

3.2 相图热力学26

3.2.1 相平衡条件和相律26

3.2.2 固溶体的自由能-成分曲线28

3.2.3 多相平衡的公切线原理29

3.2.4 混合物的自由能和杠杆法则31

3.2.5 相图的表示和测定方法32

3.2.6 从自由能-成分曲线推测相图34

3.2.7 二元相图的几何规律35

3.3 相变热力学36

3.3.1 新相的形成37

3.3.2 凝固热力学39

3.3.3 凝固过程43

3.4 相变动力学51

3.4.1 形核率51

3.4.2 晶体的生长53

3.4.3 结晶动力学54

3.4.4 相变动力学一般规律56

3.4.5 凝固组织简介59

3.5 相变的晶体学特征62

3.5.1 凝固后晶体的外表面与外形62

3.5.2 固态相变时的晶体学特征62

3.6 单元和二元系相图及其应用65

3.6.1 单元系相图65

3.6.2 二元系相图66

3.7 三元系相图及其应用89

3.7.1 三元相图几何基础89

3.7.2 三元系平衡转变的定量法则90

3.7.3 三元匀晶相图91

3.7.4 三元共晶相图94

3.7.5 具有二元包晶转变相图的三相区的几何特征99

3.7.6 三元合金相图的四相平衡转变99

3.7.7 具有化合物的三元相图及三元相图的简化分割102

3.7.8 应用实例103

参考文献106

第4章 相变储能材料108

4.1 结晶水合盐111

4.1.1 结晶水和水合晶体111

4.1.2 无机水合盐的过冷机理112

4.1.3 减小过冷度的措施113

4.1.4 无机水合盐的析出机理115

4.1.5 克服晶液分离的方法116

4.1.6 几种结晶水合盐116

4.2 其他无机化合物121

4.3 石蜡125

4.4 非石蜡有机材料127

4.4.1 脂肪酸127

4.4.2 多元醇130

4.5 金属及合金130

4.6 显热／潜热陶瓷基复合储能材料136

4.6.1 无机盐陶瓷基复合储能材料的制备工艺137

4.6.2 无机盐／陶瓷基复合储能材料的热物理性能及显微分析140

4.7 功能热流体141

4.8 一些商业化的相变材料142

参考文献144

第5章 相变材料的储热性能147

5.1 相变材料储热性能的测试方法147

5.1.1 热分析方法概述147

5.1.2 差热分析152

5.1.3 差示扫描量热法164

5.2 相变材料（铝硅合金）在熔化-凝固热循环过程中的成分、结构和性能变化174

5.2.1 高温氧化174

5.2.2 杂质Fe含量的影响176

5.2.3 铝硅合金在反复熔化-凝固热循环过程中的储热性能176

5.2.4 液态铝硅合金对容器的腐蚀178

参考文献181

第6章 相变储能材料的容器与储能换热器183

6.1 相变材料的封装183

6.1.1 相变材料的封装方式183

6.1.2 相变材料与容器的相容性185

6.2 各种形式的储能换热器190

6.2.1 气体相变储能换热器190

6.2.2 液体相变储能换热器191

6.2.3 特殊形式的储能换热器193

6.3 绝热技术与绝热装置193

6.3.1 高温真空粉末绝热的传热机理194

6.3.2 高温真空粉末绝热实验195

参考文献197

第7章 相变传热理论199

7.1 相变传热问题的数学描述200

7.1.1 纯物质相变传热问题的一般数学描述200

7.1.2 几种特殊的纯物质相变传热问题模型202

7.1.3 多组分材料的相变传热问题数学描述204

7.1.4 相变传热问题的无因次化207

7.2 相变传热问题的精确分析解208

7.2.1 诺伊曼（Neumann）解及其派生解208

7.2.2 圆柱坐标系无限大空间相变问题的精确解217

7.2.3 球对称坐标系相变问题的精确解220

7.2.4 多组分材料相变问题的精确解221

7.3 移动热源法227

7.3.1 移动热源法求解诺伊曼问题228

7.3.2 移动热源法求解二维凝固问题231

7.4 相变传热问题的近似分析法235

7.4.1 积分法235

7.4.2 准稳态法251

7.4.3 摄动法253

7.4.4 嵌入法270

参考文献279

第8章 相变传热的数值分析281

8.1 各种相变传热的数值法简介及其在国内的应用情况281

8.1.1 各种相变传热的数值法简介281

8.1.2 国内应用数值法分析工程应用问题的情况概括299

8.2 有限差分法的应用例子309

8.2.1 含自然对流的相变二维数值计算应用例子309

8.2.2 一维变密度边界条件数值计算应用例子330

8.3 有限单元法的应用例子337

8.3.1 一圆柱体铸件凝固例子337

8.3.2 蓄冰的例子342

8.4 CFD商用软件及其应用于相变传热数值计算的简介344

参考文献347

第9章 储能换热装置和系统设计基础350

9.1 以导热为主要释热形式的储热装置储放热过程350

9.1.1 相变储热装置的加热和放热过程351

9.1.2 储热体的放热强度（火力）354

9.2 对流式相变储能换热器放热过程分析357

9.3 储能换热装置和系统的设计计算364

9.3.1 储热元件的设计364

9.3.2 保温结构的设计366

9.3.3 电加热管的设计367

9.4 气-水换热器的设计367

9.4.1 换热器材料选择368

9.4.2 换热器结构确定368

9.4.3 传热计算368

9.4.4 空气侧阻力计算369

9.4.5 水侧阻力计算370

9.4.6 其他370

9.5 储能换热装置和系统的效率及经济性分析370

9.5.1 相变储能供热装置热效率方程与计算370

9.5.2 电热相变储能供热装置经济性分析375

参考文献378

第10章 相变储能技术的工程应用380

10.1 相变储能技术在民用电热电器等产品开发中的应用380

10.1.1 家用高效多功能储热电热炉的设计计算和性能381

10.1.2 储能式电热电器产品389

10.2 相变储能技术在工业余热利用上的应用392

10.2.1 在热风炉的应用393

10.2.2 在加热炉上的应用395

10.3 相变储能技术在电力调峰和新能源中的利用398

10.3.1 电热相变储能热水热风联供系统399

10.3.2 中小型电热蓄能锅炉402

10.3.3 储能蒸汽锅炉和储能热电站403

10.3.4 相变储能技术在新能源中的利用404

10.4 相变储能技术在建筑节能中的应用406

10.4.1 相变储能在太阳能暖房中的应用406

10.4.2 相变储能在民用建筑中的应用411

10.4.3 相变储能热泵与蓄热空调系统421

10.4.4 相变储能微胶囊技术在建筑节能中的应用423

10.4.5 相变储能复合建筑材料的发展展望427

10.5 蓄冷空调技术在建筑中的应用429

10.5.1 蓄冷空调技术429

10.5.2 蓄冷空调系统的运行策略与自动控制441

10.5.3 蓄冷空调系统的主要蓄冷设备445

10.5.4 与冰蓄冷相结合的低温送风空调系统450

10.5.5 蓄冷空调系统的效益分析453

10.5.6 蓄冷空调系统的设计455

10.5.7 蓄冷空调系统的研究方向470

参考文献471

索引474

附表477

附表一 计算程序477

附表二 误差函数（部分）481

附表三 几种保温、耐火材料导热系数与温度的关系482

附表四 液态金属的热物理性能483

附表五 保温、建筑及其他材料的密度和导热系数484

附表六 几种饱和液体的热物理性质485

附表七 固-固相变材料相变物性表486

附表八 0～1500℃相变材料选择一览表487

附表九 －70～0℃相变材料选择一览表487

附表十 储冷共晶混合物物性表488

附表十一 一些结晶水合盐的成核剂及增稠剂489

附表十二 纯Al的比热容、潜热值489

附表十三 铝基合金的固态比热容490

附表十四 各种铝基合金的液态比热容490

附表十五 各种铝基合金的潜热（铜卡量热计测定值）491

附表十六 DSC法与铜卡量热计测铝基合金潜热值（kJ/kg）的比较491

附表十七 典型制冷剂的热物性表492

附表十八 一些水溶液的凝固点492

附表十九 不同储能方式和储能材料能力比较493