冷藏用无机固-液相变材料的研究 毕业设计论文

《冷藏用无机固-液相变材料的研究 毕业设计论文》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、上海海事大学本科生毕业设计论文第一章绪论1.1引言冷藏运输业作为近来新兴产业，与节能、食品安全、环保以及人民日常生活息息相关，因而其发展备受重视。本文从冷藏运输现状出发，旨在开发出一种廉价、高效、无污染、性能稳定、潜热量大的无机固-液相变材料，并通过一定的措施延长其寿命、维持其稳定的性能，以使其得到更广泛的实际应用，解决冷板冷藏车发展制约因素，提高其经济效益。1.2相变材料概述1.2.1相变材料的相变形式物质的存在通常认为有三态，物质从一种状态到另一种状态叫相变。相变是物质形态或组成的变化。相变过程一般是等温或近似等温过程。相变过程中伴有能量的吸收

2、或释放，这部分能量称为相变潜热。相变材料（phasechangematerials）的相变形式一般可分为下面四类：（1）Solid-Solid固-固相变（2）Solid-Liquid固-液相变（3）Liquid-Gas液-汽相变（4）Solid-Gas固-汽相变一般来说，从（1）到（4）相变潜热逐渐增大，由于第（3）、（4）类相变过程中伴有大量气体的生成，相变物质的体积变化很大。因此，尽管这两类相变过程中相变潜热很大，但在实际应用中很少被选用。1.2.2相变材料的分类25上海海事大学本科生毕业设计论文热能蓄存的方式主要有显热、潜热和化学反应热三种。

3、显热蓄存时，蓄热材料在蓄存和释放热能时，只是材料本身发生温度的变化，而不发生任何其他变化。但在释放热能时其温度发生持续变化，即不能维持在一定温度下释放所蓄热能。要克服这一缺点，可利用潜热蓄存。潜热蓄存是利用蓄热材料在发生相变时，吸收或放出热量来蓄能或释能。化学反应热蓄存则是利用蓄能材料相接触时发生可逆的化学反应来蓄、放热能。三种类型热能蓄存材料中以潜热型相变材料用的最多、最普遍，因而也最重要。在潜热蓄存中以固-液相变形式最为常见，本文主要对固-液蓄冷相变材料进行详细阐述。1.3低温蓄冷材料存在的问题无机类相变蓄冷材料主要有两个常见的问题:冷现象和相

4、分离现象。过冷是指液态物质冷却到“凝固点”时并不结晶，而需冷却到“凝固点”以下一定程度时才开始结晶的现象,在低温无机盐溶液相变材料中表现的尤为明显。不同的水合盐类在不同的条件下具有不同的过冷度，如图1所示，其中Tm为材料的相变温度，ΔT即为相变材料的过冷度。过冷度的存在对相变材料的性能影响很大，这往往给实际应用带来不良的，有时甚至是致命的影响。针对这一由于成核性能太差而导致的过冷现象，通常可以采用如下两种方法解决这一问题：（1）加成核剂：针对过冷现象产生的原因，可以想到消除的办法就是给相变材料添加结晶核。一种办法是加微粒结构与盐类结晶相类似的物质作

5、为成核剂。这类添加的成核剂与盐类可以是在化学物质组成上相类似，也可以是在晶体结构上的相类似。（2）冷指法：另一种方法是保留一部分固态相变材料，即保持一部分冷区，使未融化的一部分晶体作为成核剂，这种方法在文献上称为冷指法，非常简单，但行之有效。图1相变材料凝固中的过冷现象示意图此外，对于无机相变材料来讲，还存在相分离的问题，这主要存在于结晶水和盐的熔融蓄热过程，在本课题中影响不大。第二章实验原理及内容25上海海事大学本科生毕业设计论文2.1材料热力学参数2.1.1相变潜热相变潜热就是物质发生相变时吸收（或放出）的热量。这些热量将用来反抗分子引力做功，

6、增加分子的势能，即此时物质吸收的热量是破坏点阵结构所需的能量，使分子的运动状态起质的变化，从固态的分子热运动转变成液态的分子热运动，同时改变物质的状态。所以晶体不仅有固定的熔点，而且还需要吸收一定数量的热量来实现它的熔解。若物质的熔解热为(单位J/g或J/kg)，则质量为kg的物质在相变时吸收（或放出）的热量为（2-1）相变潜热大小与相变材料和其相变状态有关。2.1.2导热系数导热系数是表征材料传导热量能力的物理量。其物理意义是：当材料两面温差为单位摄氏度时，在单位材料厚度，与热流方向垂直的单位面积上，每单位时间内所通过的热量。即（2-2）式中──

7、导热系数，W/(m·℃)；──材料两面温差，℃；──材料厚度，m；──与热流方向垂直的面积，m2；──时间，s影响相变蓄热材料导热性能的主要因素有气孔率、化学矿物组成和温度。由于相变蓄热材料导热系数随温度变化而变化，因此在实际应用中应注意给定值所对应的温度条件。此外，在采用导热系数进行传热计算时，应注意导热系数仅适用于稳态传导传热。2.1.3比热容单位质量相变蓄热材料的温度在常压下升高1℃所需要的热量，称为相变蓄热材料的比热（容）。它是评价相变蓄热材料热性质的重要物理量，是对热工设备的热过程和热系统进行计算和设计的重要参数之一。比热（容）取决于材料

8、的化学和化学矿物组成，同时又是温度的函数。工程上通常采用平均比热（容）来表示。25上海海事大学本科生毕业设计论文2.1.4