相變儲(chǔ)熱材料的有關(guān)學(xué)習(xí)

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1、作者姓名:論文題目5相變儲(chǔ)熱材料的有關(guān)學(xué)習(xí)李珍勤（無機(jī)非金屬材料工程1302班)摘要:介紹了相變儲(chǔ)熱材料的概念與特點(diǎn)；以及相變材料的分類和各類相變材料的性能，儲(chǔ)能機(jī)理及其優(yōu)缺點(diǎn)；介紹了相變材料在太陽能利用、建筑節(jié)能等領(lǐng)域的應(yīng)用;展望了未來相變材料的發(fā)展方向和應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞:儲(chǔ)熱材料；相變儲(chǔ)熱；制備；1相變材料的概念和機(jī)理，以及特點(diǎn)相變材料（PCM）是一類在其本身發(fā)生相變的過程中，可以吸收環(huán)境的熱（冷）能，并在需要時(shí)向環(huán)境發(fā)出熱（冷）能，從而達(dá)到控制周邊環(huán)境溫度的目的的材料。其相變機(jī)理是：相變材料從液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)，要經(jīng)歷物理狀態(tài)的變化。在這兩種相變過程中，材料要從環(huán)

2、境中吸熱，反之，向環(huán)境放熱。在物理狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)可儲(chǔ)存或釋放的能量稱為相變熱，發(fā)生相變的溫度范圍很窄。物理狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，材料自身的溫度在相變完成前幾乎維持不變。大量相變熱轉(zhuǎn)移到環(huán)境中時(shí)，產(chǎn)生了一個(gè)寬的溫度平臺(tái)。該溫度平臺(tái)的出現(xiàn)，體現(xiàn)了恒溫時(shí)間的延長(zhǎng)，并可與顯熱和絕緣材料區(qū)分開絕緣材料只提供熱溫度變化梯度。相變材料在熱循環(huán)時(shí)，儲(chǔ)存或釋放顯熱。相變材料在熔化或凝固過程中雖然溫度不變但吸收或釋放的潛熱卻相當(dāng)大。以冰——水相變的過程為例。對(duì)相變材料在相變時(shí)所吸收的潛熱以及普通加熱條件下所吸收的熱量作一比較：當(dāng)冰熔解時(shí)，吸收335J／g的潛熱，當(dāng)水進(jìn)一步加熱，溫度每升高1℃它

3、只吸收大約4壇的能量。岡此，由冰到水的相變過程中所吸收的潛熱幾乎比相變溫度范圍外加熱過程的熱吸收高80多倍。除冰水之外，已知的天然和合成的相變材料超過500種，且這些材料的相變溫度和儲(chǔ)熱能力各不相同。把相變材料與普通建筑材料相結(jié)合，還可以形成一種新型的復(fù)合儲(chǔ)能建筑材料這種建材兼?zhèn)淦胀ńú暮拖嘧儾牧蟽烧叩膬?yōu)點(diǎn)。然而絕大多數(shù)無機(jī)物相變材料具有腐蝕性，相變過程中存在過冷和相分離的缺點(diǎn)。為防止無機(jī)物相變材料的腐蝕性。儲(chǔ)熱系統(tǒng)必須采用不銹鋼等特殊材料制造，從而增加了制造成本：為抑制無機(jī)物相變材料在相變過程中的過冷和相分離，需通過大量試驗(yàn)研究，尋求好的成核劑和穩(wěn)定劑。而有機(jī)物相變

4、材料則熱導(dǎo)率較低。相變過程中的傳熱性能差，在實(shí)際應(yīng)用中通常采用添加高熱導(dǎo)率材料如：銅粉，鋁粉或石墨等作為填充物以提高熱導(dǎo)率?；虿捎贸崞軗Q熱器，依靠換熱面積的增加來提高傳熱性能，但這些強(qiáng)化傳熱的方法均未能解決有機(jī)相變材料熱導(dǎo)率低的本質(zhì)問題。作者姓名:論文題目5相變過程一般是一等溫或近似等溫過程,相變過程中伴有能量的吸收或釋放,這部分能量稱為相變潛熱,利用相變過程的這一特點(diǎn)開發(fā)了許多相變儲(chǔ)能材料。與顯熱儲(chǔ)能材料相比,潛熱儲(chǔ)能材料不僅能量密度較高,而且所用裝置簡(jiǎn)單、體積小、設(shè)計(jì)靈活、使用方便且易于管理。另外,它還有一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn),即這類材料在相變儲(chǔ)能過程中,材料近似恒溫,

5、可以以此來控制體系的溫度。同時(shí)，相變材料還具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：凝固熔化溫度窄，相變潛熱高，導(dǎo)熱率高，比熱大，凝固時(shí)無過冷或過冷度極小，化學(xué)性能穩(wěn)定，室溫下蒸汽壓低。此外，相變材料還需與建筑材料相容，可被吸收。利用儲(chǔ)能材料儲(chǔ)能是提高能源利用效率和保護(hù)環(huán)境的重要手段之一,可用于解決熱能供給與需求失配的矛盾,在能源、航天、軍事、農(nóng)業(yè)、建筑、化工、冶金等領(lǐng)域展示出十分廣泛和重要的應(yīng)用前景,儲(chǔ)熱材料研究目前已成為世界范圍內(nèi)的研究熱點(diǎn)。2相變儲(chǔ)熱材料的種類及其優(yōu)缺點(diǎn)相變儲(chǔ)能材料的相變形式一般可分為四類:固——固相變、固——液相變、液——?dú)庀嘧兒凸獭獨(dú)庀嘧?。相變?chǔ)能材料按相變溫度的

6、范圍分為高溫(大于250℃)，中溫(100～250℃)和低溫(小于100℃)儲(chǔ)能材料;按材料的組成成分又可分為無機(jī)類、有機(jī)類(包括高分子類)及無機(jī)——有機(jī)復(fù)合相變儲(chǔ)能材料。相變材料是由多組份構(gòu)成的,包括主儲(chǔ)熱劑、相變點(diǎn)調(diào)整劑、防過冷劑、防相分離劑、相變促進(jìn)劑等組份。2.1無機(jī)類無機(jī)類固——液相變材料有結(jié)晶水合鹽類、熔融鹽類、金屬(包括合金)和其它無機(jī)類相變材料(如水)。其中最典型的是結(jié)晶水合鹽類,結(jié)晶水合鹽提供了熔點(diǎn)從幾攝氏度到一百多攝氏度的可供選擇的相變材料。它們有比較大的熔解熱和固定的熔點(diǎn)(實(shí)際是脫出結(jié)晶水的溫度,脫出的結(jié)晶水使鹽溶解而吸熱,降溫時(shí)其發(fā)生逆過程,吸

7、收結(jié)晶水而放熱)。相變機(jī)理如下:AB·mH2O加熱(T>Tm)冷卻(TTm)冷卻(T