建筑復(fù)合相變材料的儲熱配方與熱物性研究.pdf

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1、CMYK材料研究與應(yīng)用建筑復(fù)合相變材料的儲熱配方與熱物性研究黃友林（重慶工商職業(yè)學(xué)院；重慶廣播電視大學(xué)）【摘要】利用理論公式分析癸酸-月桂酸混合物相變溫度隨配比的變化情況，初選四種配方并通過DSC實(shí)驗(yàn)分析混合物的相變溫度和相變焓。結(jié)果表明：可通過利用施羅德公式計算癸酸-月桂酸混合物的相變溫度，進(jìn)而試配適應(yīng)溫度需求的癸酸-月桂酸混合物；隨著癸酸比例的增加，癸酸-月桂酸混合物的相變溫度和相變潛熱都相應(yīng)地減??；癸酸比例為40%～60%的癸酸-月桂酸混合物的體積膨脹率在7.5%左右，相變溫度在20～30℃之間，在室內(nèi)舒適溫度范圍內(nèi)，且相變潛熱較高，可用作建筑節(jié)能復(fù)合相變儲能材料?！娟P(guān)鍵詞】相變材料；相

2、變溫度；儲熱配方；熱物性1引言癸酸的相變溫度比較接近室內(nèi)舒適溫度。因此，如果能使這兩種材料混合后的相變溫度控制在室內(nèi)舒適溫度隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高，人類對室內(nèi)舒范圍內(nèi)，則可作為很好的復(fù)合相變儲能材料。適度的要求也越來越高，室內(nèi)溫度就是影響室內(nèi)舒適度的一個非常關(guān)鍵的因素。而相變材料既可以有效減小空2.2配比設(shè)計調(diào)系統(tǒng)的規(guī)模和降低能源消耗，還可以縮小室內(nèi)溫度的將癸酸與月桂酸的混合物看成理想溶液，采用施羅波動幅度，提高室內(nèi)環(huán)境的舒適度[1]。相變材料癸酸、月德（schroder）公式計算不同比例下的混合物的相變溫[3]桂酸具有儲能密度大、相變性能穩(wěn)定、結(jié)晶相變無過冷度：等優(yōu)點(diǎn)，但單一的相變材

3、料又存在的諸多缺點(diǎn)[2]，不適1T=(式1)1RlnxA合單獨(dú)作為建筑用相變儲能材料。因此有必要將這兩種-′TfVH材料進(jìn)行復(fù)合，但這兩種相變材料的復(fù)合配比并沒有一sA個成熟的公式，最終必須通過實(shí)驗(yàn)來確定其儲熱配方。式中：因此本文聯(lián)系理論和試驗(yàn)兩種方法來確定這兩種相變xA——混合物主要成分A的摩爾分?jǐn)?shù)；′材料的儲熱配方，并對其熱物性進(jìn)行研究。VH——純化合物A的熔化潛熱，J/mol；sA2實(shí)驗(yàn)部分Tf——純化合物A的熔化溫度，K；T———含有化合物A的混合物的熔化溫度，K；2.1原料R———?dú)怏w常數(shù)，8.315J/k·mol。相變材料的相變溫度與其純度有關(guān)，因此在做相變由式1，當(dāng)考慮以月桂酸為

4、溶質(zhì)，癸酸為溶劑時，以材料相關(guān)研究之前，必須要先了解相變材料（phase月桂酸的摩爾分?jǐn)?shù)表示的混合物的相變溫度可按式2changmaterial，PCM）的相變溫度和相變焓。本次實(shí)驗(yàn)計算。原料癸酸和月桂酸均采用重慶三瑞化學(xué)品有限公司（上′VH11lnx=sB!-"海分公司）產(chǎn)品，其相變溫度和相變焓見表1。BRTT(式2)f表1純PCM的熱性能當(dāng)考慮以癸酸為溶質(zhì)，月桂酸為溶劑時，以癸酸的名稱純度/%相變溫度/℃相變焓J/g摩爾分?jǐn)?shù)表示的混合物的相變溫度可按式3計算。癸酸99.731.3135.6′VH11月桂酸99.643.4148.5lnx=sA!-"(式3)ARTTf由表1可見癸酸、月桂酸的

5、相變潛熱都較高，其中根據(jù)相關(guān)研究可繪得癸酸-月桂酸混合物相變溫CMYK材料研究與應(yīng)用度隨配比的變化情況圖，如圖1所示。從表3可以看出，隨著癸酸比例的增加，癸酸-月桂酸混合后的相變溫度和相變潛熱都相應(yīng)減小。這也說明了本次實(shí)驗(yàn)的正確性，因?yàn)楣锼岬南嘧儨囟群拖嘧儩摕岫嫉陀谠鹿鹚?，隨著癸酸含量的增加，混合物的相變溫度和相變潛熱也應(yīng)變小。此外，還可看出四種試樣的體積膨脹率在7.5%左右，故可認(rèn)為本實(shí)驗(yàn)配方的體積膨脹對基體材料的影響很小，且相變溫度為20～30℃，圖1癸酸-月桂酸混合物相變溫度隨配比的變化情況在室內(nèi)舒適溫度范圍內(nèi)，相變潛熱較高，所以試樣Ⅰ、由圖1可知，混合物中的癸酸比例為60%～70%時，

6、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ可用作建筑節(jié)能復(fù)合相變儲能材料。混合物的相變溫度達(dá)到最低值。因此，當(dāng)混合物中的癸4結(jié)論酸比例在60%以下時，可按式2計算。將月桂酸的相變溫度43.4℃，相變焓148.5J/g代入式2，得式4。⑴當(dāng)癸酸-月桂酸混合物中的癸酸比例為40%～′60%時，用施羅德公式計算的相變溫度與實(shí)測相變溫度VH11lnx=sB!-"BRTT相差不大，可通過對癸酸-月桂酸混合物的相變溫度的f148.5×20011理論計算，試配出適應(yīng)溫度需求的癸酸-月桂酸混合=!-"8.315316.55T物。3571.858⑵隨著癸酸比例的增加，癸酸-月桂酸混合后的相=11.284-(式4)T變溫度和相變潛熱都相應(yīng)地減小

7、。根據(jù)式4計算出不同癸酸占比的理論相變溫度如⑶癸酸比例為40%～60%的癸酸-月桂酸混合物的表2所示。體積膨脹率在7.5%左右，相變溫度在20～30℃之間，在表2不同癸酸占比的理論相變溫度室內(nèi)舒適溫度范圍內(nèi)，且相變潛熱較高，可用作建筑節(jié)癸酸摩爾濃度/%102030405060能復(fù)合相變儲能材料。●月桂酸摩爾濃度/%908070605040理論相變溫度/℃40.537.333.729.725.119