樸硝相變儲(chǔ)熱材料應(yīng)用研究.doc

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1、樸硝相變儲(chǔ)熱材料應(yīng)用研究鐘良：相變儲(chǔ)熱材料的研究進(jìn)展（封面）i-a..武漢理工大學(xué)研究生課程論文課程名稱金屬功能材料及應(yīng)用開課學(xué)院材料學(xué)院指導(dǎo)老師吳興文學(xué)生姓名鐘良學(xué)生班級(jí)工碩145班2014—2015學(xué)年第一學(xué)期相變儲(chǔ)熱材料的研究進(jìn)展摘要：本文主要介紹了相變儲(chǔ)熱材料的研究背景，對(duì)相變材料進(jìn)行分類，介紹了幾種常見的制備方法，并對(duì)相變儲(chǔ)熱材料的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞：相變材料；儲(chǔ)熱；前景1相變儲(chǔ)熱材料的研究背景當(dāng)今社會(huì)能源短缺及環(huán)境污染成為我們所面臨的重要難題。開發(fā)利用可再生能源對(duì)節(jié)能和環(huán)保具有重要的現(xiàn)

2、實(shí)意義。發(fā)展熱能存儲(chǔ)技術(shù)尤為重要，熱能存儲(chǔ)就是把通過一定的方式把占時(shí)應(yīng)用不到應(yīng)用不完的多余的熱和廢熱存儲(chǔ)起來，適時(shí)還可以另作他用。其中，相變儲(chǔ)熱技術(shù)是合理有效利用現(xiàn)有能源、優(yōu)化使用可再生能源和提高能源利用效率的重要技術(shù)，是近20年來世界節(jié)能領(lǐng)域一個(gè)非?；钴S的研究方向。隨著太陽能、工程熱物理、航天技術(shù)及工業(yè)余熱回收利用等領(lǐng)域的相互滲透和迅猛發(fā)展，為相變儲(chǔ)熱的進(jìn)一步研究和發(fā)展提供了豐厚的條件。該技術(shù)在太陽能的利用、電力的“移峰填谷”、氣廢熱和余熱的回收利用、工業(yè)與民用建筑和空調(diào)的節(jié)能等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，

3、目前已成為世界范圍內(nèi)的研究熱點(diǎn)。相變儲(chǔ)熱利用材料的相變潛熱來實(shí)現(xiàn)能量的儲(chǔ)存和利用，是緩解能量供求雙方在時(shí)間、強(qiáng)度及地點(diǎn)上不匹配的有效方式。相變儲(chǔ)熱技術(shù)的核心是相變材料(PhaseChangeMaterials,PCMs),又稱潛熱儲(chǔ)能材料，是在相變過程中可吸收或釋放能量的儲(chǔ)熱材料，其吸收或釋放的熱量稱為相變焙或焙變。相變過程的發(fā)生僅取決于溫度，可廣泛應(yīng)用于熱量?jī)?chǔ)存和溫度控制領(lǐng)域。相變儲(chǔ)熱材料蓄熱密度高、蓄熱裝置結(jié)構(gòu)緊湊，且吸放熱過程近似等溫、易運(yùn)行控制和管理，因而較受關(guān)注。2相變儲(chǔ)熱材料的分類根據(jù)相變形式

4、的不同，相變材料可分為固?固相變、固?液相變、固?氣相變和液?氣相變4類，其中固?固相變、固?液相變是研究和實(shí)際中釆用較多的相變類型，而固?氣相變、液?氣相變雖有很大的相變潛熱，但由于相變過程中大量氣體的存在，使材料體積變化較大，難以實(shí)際應(yīng)用。按材料的化學(xué)成分劃分，相變儲(chǔ)熱材料一般可分為機(jī)相變儲(chǔ)熱材料、有機(jī)相變儲(chǔ)熱材料、復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料和金屬相變儲(chǔ)熱材料。其中，無機(jī)相變儲(chǔ)熱材料主要有金屬鹽水合物、堿水合物、活性白土及I棉等。以水合鹽為例，代表性的有Na2SO4-10H2O(芒硝),CaCI2?6H2O,C

5、aBr2?6H2O,CH3COONa?3H2O等，其相變機(jī)理為：材料受熱時(shí)脫去結(jié)合水，吸收熱量；反之，吸收水分，放出熱量。有機(jī)相變儲(chǔ)熱材料是利用晶型之間的轉(zhuǎn)變和高分子支鏈在不同溫度下的轉(zhuǎn)變而吸熱或放熱，典型的有石蠟、酯酸類等；復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料是利用網(wǎng)絡(luò)狀物質(zhì)為基質(zhì)以維持材料的形狀、力學(xué)性能，而作為相變材料的物質(zhì)嵌在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基質(zhì)中，通過相變吸收或釋放能量；纖維復(fù)合儲(chǔ)熱材料是將導(dǎo)熱纖維制成蓬松團(tuán)置入金屬容器或模腔中，并加入相變儲(chǔ)熱材料制成的復(fù)合材料；而金屬相變儲(chǔ)熱材料主要為金屬及合金的相變儲(chǔ)熱材料。據(jù)材料的相

6、變溫度不同，相變儲(chǔ)熱材料可分為低溫相變材料、中溫相變材料和高溫相變材料，各溫度范圍間并沒有明顯清晰的界限，常發(fā)生較大范圍的重疊，但因?qū)嶋H應(yīng)用時(shí)需要儲(chǔ)蓄熱量的熱源通常有一定的溫度范圍，這種按相變溫度分類的方法更實(shí)用。3相變儲(chǔ)熱材料的選擇無論按何種方式將材料分類，理想的、有實(shí)用價(jià)值的相變儲(chǔ)熱材料應(yīng)該符合下列標(biāo)準(zhǔn):(1)熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)：?jiǎn)挝毁|(zhì)量潛熱高，便于以較少的質(zhì)量即能儲(chǔ)存相當(dāng)量的熱能；高密度，盛裝容器體積更??；高比熱，可提供額外的顯熱效果；高熱導(dǎo)率，以便儲(chǔ)、放熱時(shí)儲(chǔ)熱材料內(nèi)的溫度梯度??；協(xié)調(diào)熔解，材料應(yīng)完全熔化

7、，以使液相和固相在組成上完全相同，否則因液體與固體密度差異發(fā)生分離，材料的化學(xué)組成改變；相變過程的體積變化小，可使盛裝容器形狀簡(jiǎn)單。(1)動(dòng)力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)：凝固時(shí)無過冷現(xiàn)象或過冷程度很小，熔體應(yīng)在其熱力學(xué)凝固點(diǎn)結(jié)晶，這可通過高晶體成核速度及生長(zhǎng)速率實(shí)現(xiàn),有時(shí)也可加入成核劑或冷指(Coldfinger)來抑制過冷現(xiàn)象。(2)化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)：化學(xué)穩(wěn)定性好，不發(fā)生分解，使用壽命長(zhǎng)；對(duì)構(gòu)件材料無腐蝕作用；無毒性、不易燃燒、無爆炸性。(3)經(jīng)濟(jì)標(biāo)準(zhǔn)：價(jià)格低廉，儲(chǔ)量豐富，易大規(guī)模制備，這些因素對(duì)相變儲(chǔ)熱材料在熱能儲(chǔ)存中的推廣應(yīng)用

8、非常重要。4相變儲(chǔ)熱材料的制備4.1基體材料封裝相變材料法封裝相變材料法就是把基體材料按照一定的成形工藝制備成微膠囊、多孔或三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，再把相變材料灌注于其中或把載體基質(zhì)浸入熔融的相變材料中。其中微膠囊化技術(shù)包括界面聚合法和原位聚合法：⑴界面聚合法是將兩種反應(yīng)單體分別存在于乳液互不相溶的分散相和連續(xù)相中,而聚合反應(yīng)是在相界面上發(fā)生的。這種制備微膠囊的工藝優(yōu)點(diǎn)為：可以在常溫下操作，而且方便簡(jiǎn)單、效果好。缺點(diǎn)：①對(duì)壁材要求較高，