熱能管理的案例
免費領課 | 通過仿真加快車輛電動化工程：優化能源管理策略以推進電動汽車創新
此在線研討會將闡述如何通過仿真加快電動汽車最佳熱能管理策略驗證。我們的主講嘉賓布魯諾·皮隆來自 Lion Electric 公司，會介紹他們公司如何使用仿真解決方案縮短設計概念化和性能驗證之間的周期時間，并最終保持他們在電動校車市場中的前沿地位。此在線研討會將探討如何成功部署恰當的方法并運用 Maya HTT 之類合作伙伴的技術經驗來虛擬探索并驗證關鍵組件和子系統及其在集成過程中的性能，從而滿足里程、駕駛操控性和性能要求，同時減少物理實驗并降低成本。
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質量流量計在紡織行業中的應用案例有哪些？
蒸汽與導熱油流量監測，優化熱能管理
部分高溫定型或烘干設備采用導熱油或蒸汽作為熱媒，傳統渦輪或孔板流量計易受冷凝水、粘度變化干擾，測量偏差大。
而Bronkhorst科里奧利流量計可直接測量導熱油質量流量與密度，無需溫壓補償，長期穩定性優異，為熱能平衡分析提供可靠數據支撐。
從節能降耗到綠色生產，從工藝穩定到智能工廠，布瑯軻鍶特質量流量計正深度賦能紡織行業轉型升級，我們不僅提供產品，更提供從咨詢、選型到系統集成的全生命周期服務。
Fraunhofer LBF研發新技術 提升電池外殼強度
據外媒報道，歐盟能源管理及使用優化項目（Optimized Energy Management and Use，OPTEMUS）旨在降低能耗并通過車輛空間優化方式，兼顧車內空間、成本及復雜性要求，旨在解決因電池容量有限而導致的電動車續航里程數受限問題。
OPTEMUS旨在研發眾多創新型核心技術（綜合熱管理系統方案，由緊湊型制冷裝置及緊湊型空調暖通裝置、電池外殼、絕緣件構成，該方案可被用作蓄熱、儲能設備、熱能管理控制單元、再生減震器構成）及互補性技術（complementary technologies）及智能控制（生態駕駛、環保路線策略、預見性座艙預調策略、最低能耗、電動管理策略）。
OPTEMUS項目涉及了一款帶蓄熱功能的動力電池，弗勞恩霍夫協會（Fraunhofer LBF）結構耐用性及系統可靠性研究所曾參與該產品的設計。
該款由Fraunhofer LBF研發的相變復合材料系統（phase change material composite system）可被用于預調溫度敏感型電芯，適用于嚴寒氣候，采用絕熱罩后可確保其在最佳的工作溫度下運行，從而延長電池的使用壽命。值得一提的是，該設計省去了主動溫控。
反之，該設計還能規避電池的不必要散熱（unwanted heat）在短期內呈現上升態勢，例如：電池快充的時候。
為確保相變復合材料的熱解耦（thermally decouple），避免對環境造成及便于進程控制，Fraunhofer LBF科研人員采用了新方法來制作絕熱、高強度電池外罩。
該部件基于泡沫塑料注塑一體式聚合物泡沫（SABIC PP15T1020）打造，采用混合生產工藝后，可與高強度熱塑料纖維塑料復合材料（TP-FKV）相融合，該泡沫提升了材料的絕熱性能。
展開 殲20需警惕：5年內F35戰斗機將加裝激光武器，空戰能力更強悍
此外，F-35發動機制造商普拉特·惠特尼公司(Pratt & Whitney)也證實，正在改進他們的F135渦扇發動機升級路徑，包括增加動力和熱管理能力。此前，該公司收到了來自F-35聯合項目辦公室(F-35 Joint Program Office)初步提出的升級計劃反饋，額外的動力和熱能管理能力將使F-35能夠使用定向能武器和其他先進的進攻和防御系統。
圖片：F-35戰斗機加裝激光武器設想圖。
目前，美國軍方及其盟友已撥出數百萬美元用于定向能武器的研發。比如美國空軍正在開發激光武器系統，用于安裝在AC-130J“幽靈”炮艇戰機上。英國最近也宣布有意為其軍艦安裝一種反導用的近距離防御定向能武器系統。
圖片：美國在AC-130J炮艇機上試驗激光武器。
洛克希德·馬丁公司、美國國防部高級研究計劃局和美國空軍研究實驗室等，去年就開始對一個流線型和小型化的機載激光炮塔進行試飛測試。
這個炮塔能夠360度瞄準目標，并使用激光武器對其進行精準攻擊。這些武器將在不遠的將來應用到軍用飛機上，通過高能激光摧毀目標。
圖片：AC-130J炮艇機腹部的激光發射器。
圖片：被擊穿的小汽車靶標。
洛克希德公司激光和傳感器系統高級研究員在新聞發布會上說:“我們正在研究將激光武器集成到F-35上的方案，并做了模型和進行相關計算，這樣你就能理解在F-35里激光武器系統的效用。”
美國空軍裝備司令部司令艾倫?帕利考斯基將軍最近表示，美國空軍正在繼續努力在戰場上部署定向能武器:“我認為我們即將在未來五到六年內真正投入激光武器。”他說:“我們正在進行一項活動，在戰斗機上安裝激光，不是炸毀飛毛腿導彈，也不是在空戰中取勝，而是作為一種防御手段。”
圖片：激光武器可以作為大型飛機的反導防御設備。
展開 
大自然是PCM結構設計、行為和理論的源泉之一
隨著仿生結構和功能的不斷優化，由此產生的類自然PCMs系統(NPCMs)是未來熱能管理和調節的優秀候選者。
本著向自然學習的宗旨，近年來國家自然資源管理體系的發展取得了顯著進展，然而，對文獻的系統回顧仍然缺乏。本文從自然角度綜述了相變復合材料的最新進展，并為實現具有優異功能的智能熱調節系統提供了新的見解。首先，從仿生結構設計和功能耦合的角度概述了NPCM的最新發展。在此基礎上，具體闡述了仿生結構設計與功能之間的關系，即“共同的自然起源和互補”，旨在探索先進NPCM設計的基本準則。接下來，本文概述了NPCM在人體運動，醫學，能量轉換和智能熱管理系統中的新興應用。
01
PCMs概述
熱能利用一直是人類社會的一個重要課題，因為它幾乎涉及到人們日常生活的方方面面。然而，由于熱能的間歇性和不連續性，導致利用效率低，因此熱管理具有挑戰性。相變材料在等溫相變過程中實現熱能的吸收和釋放，是熱管理的有希望的候選者。因此，基于PCM的熱管理技術已成為利用熱能的有效方法，具有操作簡單和高能量存儲密度的優點。
1.1 PCM的分類
PCM按其化學成分可分為無機和有機兩種(圖1)。表1總結了本綜述中使用的PCMs和添加劑材料的縮寫。無機PCM是在20世紀10年代被發現的，具有相對較高的能量儲存密度、良好的導熱性和阻燃性。然而，在實際應用中存在一些障礙，如過冷和相分離，這限制了它們對熱能的有效利用。有機PCM的發展開始于20世紀50年代，包括石蠟、脂肪酸和醇。相比之下，有機相變材料具有較高的相變焓，易于處理。盡管沒有相分離和過冷，但固有的泄漏問題、可燃性和低儲熱效率阻礙了它們的進一步發展。為克服這些挑戰和顯著推進PCM的發展，已經作出了許多努力。
展開 大自然是PCM結構設計、行為和理論的源泉之一
隨著仿生結構和功能的不斷優化，由此產生的類自然PCMs系統(NPCMs)是未來熱能管理和調節的優秀候選者。
本著向自然學習的宗旨，近年來國家自然資源管理體系的發展取得了顯著進展，然而，對文獻的系統回顧仍然缺乏。本文從自然角度綜述了相變復合材料的最新進展，并為實現具有優異功能的智能熱調節系統提供了新的見解。首先，從仿生結構設計和功能耦合的角度概述了NPCM的最新發展。在此基礎上，具體闡述了仿生結構設計與功能之間的關系，即“共同的自然起源和互補”，旨在探索先進NPCM設計的基本準則。接下來，本文概述了NPCM在人體運動，醫學，能量轉換和智能熱管理系統中的新興應用。
01 PCMs概述
熱能利用一直是人類社會的一個重要課題，因為它幾乎涉及到人們日常生活的方方面面。然而，由于熱能的間歇性和不連續性，導致利用效率低，因此熱管理具有挑戰性。相變材料在等溫相變過程中實現熱能的吸收和釋放，是熱管理的有希望的候選者。因此，基于PCM的熱管理技術已成為利用熱能的有效方法，具有操作簡單和高能量存儲密度的優點。
1.1 PCM的分類
PCM按其化學成分可分為無機和有機兩種(圖1)。表1總結了本綜述中使用的PCMs和添加劑材料的縮寫。無機PCM是在20世紀10年代被發現的，具有相對較高的能量儲存密度、良好的導熱性和阻燃性。然而，在實際應用中存在一些障礙，如過冷和相分離，這限制了它們對熱能的有效利用。有機PCM的發展開始于20世紀50年代，包括石蠟、脂肪酸和醇。相比之下，有機相變材料具有較高的相變焓，易于處理。盡管沒有相分離和過冷，但固有的泄漏問題、可燃性和低儲熱效率阻礙了它們的進一步發展。
展開 航天航空資料合集（面向設計與仿真）
燃油系統在熱量管理策略中有著至關重要的作用，而熱量管理策略能夠幫助消散飛機電氣化程度提升之后產生的許多熱量。在本場網絡研討會中，Safran Aerosystems 將與西門子公司一起探討 Simcenter 如何幫助提高飛機安全性并實現更好的冷卻效果。
學習內容：
l Safran Aerosystems 如何使用 Simcenter 評估飛機油箱的可燃性
如何：
l 在全局系統和詳細設備級別進行燃油仿真
l 以油箱可燃性評估方法 (FTFAM) 執行油箱熱分析
l 通過虛擬系統集成優化熱量管理策略
l 將燃油對機翼的熱結構影響降至最低
l 依據局部到全局飛機熱建模執行多尺度熱仿真
資料領取
展開 文獻速覽——BN 傳導材料
摘要：相變材料（PCM）在熱能管理方面具有巨大的潛力，但其導熱系數低、易泄漏、熱穩定性差等限制了其廣泛應用。構建氮化硼（BN）仿生葉脈狀三維（3D）結構并浸漬聚乙二醇（PEG）后，相變復合材料的綜合性能在低填料含量下得到有效增強。PEG儲存在BN的3D結構中，可以防止高溫下的泄漏，增強復合材料的熱穩定性和儲能模量。BN骨架作為聲子傳輸的快速通道，可以有效降低熱阻。當填料用量為10 vol%時,復合相變材料的導熱系數最高為2.62 W/(mK)，是純PEG的10.1倍。在紅外相機的照射下，復合相變材料表現出優異的電池熱管理性能，表明該材料在熱管理方面具有巨大的潛力。
08
葉凡，劉慶昌，徐寶興，等。 關鍵詞
： 二維電子學, 高效熱管理, 雙六方氮化硼封裝, 超高界面熱導率
小。
總結：該文通過在不同的激光功率和溫度下對懸浮和溶解支撐的hBN/M X 2 /hBN異質結的拉曼光譜測量，設置了垂直于中的面外界面熱導。M X 2與hBN之間的界面熱導達到74±25 MW/ mK，比非封裝結構MX2的界面熱導至少高10倍。
摘要： 散熱是高性能電子產品的主要限制。這對于由超薄層、異質結構和界面組成的新興納米電子器件尤其重要，其中非常需要增強熱傳輸。此處，采用夾在兩個六方氮化硼 (hBN) 層之間的單層過渡金屬二硫化物 M X 2 (Mo S 2、W Se 2、W S 2 ) 封裝的范德華 (vdW) 異質結構中具有超高界面熱導被報道。通過拉曼光譜測量懸浮和基底支撐的 hBN/M X 2/hBN異質結構具有不同的激光功率和溫度，垂直堆疊中的面外界面熱導率被校準。
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奧迪e-tron服務技術培訓-高電壓部件概覽
展開 通過3D打印開發的散熱器有哪些性能提升？
而這樣的散熱器的應用場景很多，可以應用到商業電子設備或需要管理熱能的任何其他合適的應用中。
導熱材料（例如銷或板）的橫截面可以是不變的或根據增材制造技術所實現的矩陣形狀而變化，不如說可以是沙漏形的銷或板。再或者，每個銷或板可以獨立設計，每個都具有任何所需的形狀。因此導熱材料可以是包括任何合適的簡單或復雜的三維形狀，包括傳統加工技術不可能實現的曲率形狀。
Review
3D打印在散熱器的制造方面當前主要存在幾種思路：一種是文中所提到的替代釬焊并結合相變材料的使用，一種是實現十分復雜的幾何形狀。實現十分復雜的幾何形狀方面例如雙曲線交叉纏繞的應用，當然更為典型的是點陣結構的應用。這是一種形狀十分復雜的散熱器，其設計的核心理念是通過復雜的幾何形狀提供了多達50％或更多的散熱效率。此外，雙曲線，分叉和相互纏繞的幾何形狀提供更大的傳熱系數，不僅改善了熱交換器的效率，同時使壓力損失最小化并改善了傳熱系數。
不少公司進行了通過點陣結構進行散熱的商業化努力，其中包括HiETATechnologies與DeltaMotorsport合作設計和制造的用于微型燃氣渦輪系統的并流換熱器。另外一家典型的公司是Conflux，這家公司正在使用粉末床熔融金屬3D打印技術制造創新型汽車熱交換器。他們開發了一種新型高效熱交換器ConfluxCore。其中一個典型的設計在不增加體積的情況下，增加了表面積，與此同時，3D打印部件的壓降減少了三分之二，交換器的尺寸減小了55毫米，重量減輕了22％。這種功能集成化的設計，還減少了熱交換器所需的部件和對焊接的需求。
展開 探索 AI 傳熱仿真對熱工程的影響
來源 | Fagen Wasanni Technologies
人工智能 (AI) 已在各個行業掀起波瀾，熱能工程也不例外。事實證明，人工智能傳熱模擬的出現改變了游戲規則，徹底改變了熱工程師的工作方式。這項創新技術正在改變整個行業，提高熱設計和管理的效率、準確性和成本效益。
傳熱模擬是熱能工程的一個重要方面，涉及熱能的研究和管理。傳統上，這些模擬是手動執行的，需要大量的時間和資源。然而，隨著人工智能的集成，這些模擬現在可以以更高的速度和精度執行。
AI 傳熱模擬采用機器學習算法來預測傳熱速率和溫度。這些算法經過大量數據的訓練，使它們能夠根據復雜的模式和關系做出準確的預測。這不僅加速了模擬過程，還提高了其準確性，減少了可能導致系統故障或效率低下的錯誤可能性。
此外，人工智能傳熱模擬提供了傳統方法無法比擬的適應性。隨著人工智能算法從每次模擬中學習，它們會不斷完善其預測，隨著時間的推移變得更加準確。這種適應性在快速發展的熱工程領域尤其有益，因為新材料和技術不斷被引入。
AI 傳熱模擬的好處不僅僅在于提高準確性和效率。通過自動化模擬過程，人工智能使工程師能夠專注于工作中更復雜和更具創造性的方面。這不僅提高了生產力，還促進了創新，因為工程師能夠投入更多的時間和精力來開發新的解決方案和策略。
此外，人工智能傳熱模擬可以顯著節省成本。通過減少模擬所需的時間和資源，人工智能可以降低運營成本。此外，通過提高模擬的準確性，人工智能可以幫助防止代價高昂的錯誤和系統故障。
盡管有這些好處，但采用人工智能傳熱模擬并非沒有挑戰。人工智能算法的復雜性使其難以理解和實施。此外，人工智能模擬的成功很大程度上取決于用于訓練算法的數據的質量和數量。因此，確保獲得高質量數據至關重要。
然而，隨著人工智能技術的不斷進步，這些挑戰可能會減少。
展開 
中科院蘇州納米所張學同研究員團隊《ACS Nano》：彎曲剛度導向策略制備Kevlar氣凝膠限域的有機相變纖維獲重要進展
同時，該有機相變纖維具有出色的循環穩定性（循環100次，相變焓幾乎不變），在熱能儲存和熱管理方面顯示出巨大應用潛力。此外，獲得的有機相變纖維具有優異的力學性能，其拉伸強度可達30MPa，斷裂伸長率可達30%。
圖 3、PW@H-KAF的表征和性能。
研究表明，紡織品用纖維（長度為2 mm）屈曲載荷應小于0.75 mN，超過這一臨界值會使皮膚產生刺癢感，結合彎曲剛度公式（Rf=EI= πED4/64）和歐拉屈曲方程式（PE=π2EI/(4ι2)），計算出發生相變前PW@H-KAF的臨界彎曲剛度為1.22×10-9 N·m2，臨界直徑為91.8μm。當PW@H-KAFs彎曲剛度低于此臨界值時，表現出良好的柔韌性，可以對其進行加捻、刺繡、編織，用其編織成的織物手感舒適、柔軟，如圖4所示。此外，得益于H-KAF的高比表面積和豐富介孔產生的強毛細作用以及前述疏水功能化改性，此PW@H-KAF不會發生相變材料泄漏問題，具有優異的耐水洗性能。同時，高達90.2 wt.%的相變材料負載量，使得此PW@H-KAF具有優異的溫度管理功能，在環境溫度升高/降低過程中，其溫度變化出現延遲，表明其智能蓄熱調溫能力。制備具有不同相變溫度的PW@H-KAF，并混編成織物，可拓寬溫度調節范圍。
圖 4、抗彎剛度低于臨界值的PW@H-KAF性能及特點。
而當PW@H-KAFs 的彎曲剛度高于臨界值時，雖然不適合人體穿著，但其可以用作形狀記憶材料，如圖5所示。這是由于彎曲剛度較高的PW@H-KAFs在達到相變溫度后就會變得柔軟。表現出溫度依賴的剛柔轉變。
展開 一種用于熱管理和紅外隱身STA-EGaIn基相變氣凝膠
因此，PCM在熱管理和溫度調節方面具有潛在的應用前景。雖然PCM在熱能利用和熱管理領域具有很大的潛力，但大多數PCM光熱轉換性能較差，限制了PCM的太陽能利用效率。因此，探索具有優異光熱轉換性能的相變材料至關重要。
研究人員在 PCM中加入了光熱轉換材料來增強其吸收陽光的性能，以獲得良好的光熱相變儲能性能。鎵銦合金(EGaIn)作為一種液態金屬，因其流動性強、電導率高、導熱性好，在柔性可穿戴電子產品、熱界面材料等領域得到了廣泛的應用。到目前為止，基于EGaIn的光熱相變儲能材料的報道很少，主要是由于EGaIn的儲能性能較低。因此，同時提高EGaIn的光熱轉換和儲能性能，對于拓寬EGaIn在光熱相變儲能領域的應用具有重要的科學意義。在之前的工作中，硬脂酸-鎵銦合金（STA-EGaln）TA-EGaIn作為一種有機相變儲能材料，由于相變過程中固有的液體泄漏，其大規模應用受到限制。因此，克服光熱相變儲能系統的泄漏是至關重要的。
多孔支架與 PCM相結合是防止相變過程中泄漏的有效方法。在之前發表的研究中，多孔支架在防止相變材料泄漏方面取得了優異的效果。但這些多孔支架的不可生物降解性會對環境造成負面影響，因此許多研究人員將重點轉向了基于生物質材料的支架。然而，有機PCMs的導熱性差也極大地限制了纖維素/有機PCMs復合材料的實際應用。
盡管STA-EGaIn中的EGaIn具有優異的導熱性，但EGaIn與硬脂酸(STA)之間仍然存在熱阻，這將降低相變儲能復合材料的導熱性。降低熱阻是提高相變儲能復合材料導熱性的一種很有前途的方法。最近，通過被動熱管理調節紅外發射的能力賦予了PCMs在紅外隱身領域的潛在應用。然而，如何同時提高相變材料的熱管理和紅外隱身性能，提高相變焓，提高光熱轉換能力和導熱系數，目前的研究還很少。
展開 相變儲熱及卡諾電池研究進展
本研究對比了布雷頓循環和跨臨界CO2循環卡諾電池在采用顯熱儲熱材料時的熱力學和經濟性指標，得到了熱經濟性最優的系統配置；為提升系統儲能密度，進一步建立了基于布雷頓循環和相變填充床的卡諾電池系統模型，研究了壓縮機壓比、填充床孔隙率、壓縮機與膨脹機等熵效率、系統流速等因素對卡諾電池系統往返效率、功率密度等性能參數的影響，得到了卡諾電池系統內部不可逆損失的分布規律；基于有機朗肯循環卡諾電池可在余熱資源豐富的條件下實現電能超高效存儲的特性（即理論往返效率超過100%），討論了其在300 MW熱電廠調峰過程中的適用性，發現耦合有機朗肯循環卡諾電池的熱電廠可成功滿足94%的用電峰值負荷；提出了基于雙罐儲冷裝置的有機朗肯循環卡諾電池， 評估了儲冷介質流量、儲冷溫度、蒸發溫度、夾點溫度等關鍵設計參數對往返效率、平準化存儲成本等系統性能參數的影響；建立了梯級相變單元的熱力學與經濟性模型，討論了相變單元純儲電模式和熱電/冷電聯供模式對熱力學性能與經濟性指標的影響，奠定了將卡諾電池由純儲電系統拓展為可同時提供電能、不同品位冷能和熱能的智慧能源管理系統的基礎。該研究成果對各類型的卡諾電池進行了較為系統的探討。
圖6 卡諾電池系統的熱力學特性研究：(a) 布雷頓循環卡諾電池；(b) 有機朗肯循環卡諾電池
總結與展望
作為大規模儲熱與熱機械儲能技術的重要組成部分，相變儲熱和卡諾電池已受到學術界、產業界和政府部門的廣泛關注，相變儲熱和卡諾電池的研究與開發工作在機理、材料、裝置和系統等層面也取得了長足的進步。
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