本科毕业论文-—相变储热材料研究.doc

《本科毕业论文-—相变储热材料研究.doc》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、第一章：研究背景1.1相变储热材料简介现代生产和生活，都离不开能源。正如人们日常消费中无时无处不在流通的货币一样。但是，人类无限制地消耗能源，也带来了两个极待解决的问题，即常规能源面临短缺和生态环境严重污染。两大难题困扰着人类，也迫使人们寻找新的出路。上世纪70年代以来，世界性的能源危机给工业国家特别是缺少石油国家经济发展带来了极大影响。为此，这些国家纷纷制定新的能源策略，其中，重要的一环是开发不稳定能源的利用技术。所谓不稳定能源，指的是那些分散的难以集中稳定供给的能量。如太阳能、地热能以及工业余热、废热等。对不稳定能源的利用，首先需要考虑的是能源供

2、需平衡问题，即需要解决储热技术。尤其是对于具有无穷无尽能量的太阳能，按时间、地区、季节、气候的变化进行调节时，更需要这种技术。储热技术的一般含义是把热能以潜热、显热、化学能的形式暂时储存起来，根据需要又可以方便地将这些形式的能转变为原来的热能取出来加以利用，这种具有储热功能的材料称为储热材料。相变储热材料就是解决这种储热技术的其中一种方法即化学物质在相变时应用其储存潜能的一系列材料。具体说就是化合物发生气、液、固各相变化时，伴随着吸热或放热过程的利用。相变材料在其物相变化过程中，可以吸收环境的热(冷)量，并在需要时向环境放出热(冷)量，从而达到控制周

3、围环境温度的目的。利用相变材料的相变潜热进行能量的储存和应用，是近年来受到广泛重视的课题。在太阳能、废热、废冷等节能领域中相变材料都有着诱人的应用前景。近年来美、日、德等国都发表许多关于相变材料的研究论文和专利，并开始了实用性实验。研究表明，相变材料的温控系统有如下优点：(1)简单的装置，不必要成套的管路装置和设备。(2)管理和维修简便，方便使用。(3)可充分利用太阳能和废热(冷)，有显著的节能效率。(4)在大规模推广前提下，价格会相当便宜。相变储热材料的种类很多，从材料的化学组成来看，可分为无机及有机材料两类；从储热方式来看，可分为显热、潜热及反应

4、储热3种；从储热的温度范围来看，可分为高温、中温及低温等类型。储热过程中，按材料相态的变化，又可分为固—热相变储热和固—固相变储热两大类。储热材料通常为多组分的，包括主储热剂、相变温度(凝固点)调整剂、防过冷剂(成核刑)、促进剂、防相分离剂(当固、液共存时因密度差易发生相分离时使用)等组分。由于固气、气相变体积变化太大，尽管其潜热很大，还是限制了它们的用途。目前应用较多的是液固相变材料，而一些水合盐更是广泛应用，如Na2SO4·10H2O、MgSO4·7H2O、CaCl2·6H2O等。这些晶体在加热熔化时首先失去结晶水，其盐就随之溶解形成液体，而当这

5、个溶液凝固时，就会放出热量。相变材料的选择：合适相变温度；较大的相变潜热；合适的导热性能；性能稳定，可反复使用而不发生熔析和副反应；相变的可逆性，过冷度要尽量小；符合绿色化学要求:无毒、无腐蚀、无污染；使用安全、不易燃。易爆或氧化；蒸汽压要低使之不易挥发损失；材料密度较大，从而确保单位体积储热密度较大；-体积膨胀较小；成本低廉，原料易得。实用型的相变储热材料需要满足以上各项基本原则，但选用时也可以结合实际的应用情况，在满足主要条件之下，采用一定的技术和手段来克服其缺点和不足。1.2六水氯化钙的研究发展六水氯化钙为无色三棱晶体，易吸潮，密度1.7，熔点

6、29.9℃，分子量219，其中氯化钙和结晶水约为1：1。结晶水大部分较易失去，30℃时失去4个结晶水，260℃以上则全部失去结晶水成为无水物。六水氯化钙主要用于抗冻剂和致冷剂。如在氨制冷装置中用做制冷循环液，可根据制冷的要求，培植不同浓度以达到合适的冰点。另外其腐蚀性比氯化钠溶液小的多，更适用于设备管道循环。六水氯化钙于冰一定比例混合，可产生-50℃以下的低温，也常用做实验室的致冷剂。六水氯化钙作为一种相变储热材料是近些年才逐渐受到人们的重视﹑开发应用。六水氯化钙有较合适的相变点（即熔点29.9℃），人们首先考虑到，利用其适宜的相变温度作为日常生活﹑

7、工作的取暖﹑保暖﹑保凉材料。其有较高的熔化热，为17.5千卡/摩尔，每公斤可达80千卡。高的潜热可使装置体积小﹑简单方便。据报道2.27m3的CaCl2·6H2O具有相当于10.98m3水的储热能力。美国Pipesystems,Inc公司推出了管道式相变材料体系，把储热材料CaCl2·6H2O封装在管子里，可作为家庭和公共场所取暖用。另外还有公司研制了太阳能房屋，将相变材料制成块状，每块尺寸为35.6×55.9×5.7cm2，重11.3公斤。该材料以CaCl2·6H2O为主，每块这样大小的材料可存储504千卡热量，把它们砌在普通砖墙内。利用太阳热能使

8、相变材料吸收热量储存，以备无太阳时释放，达到取暖的目的。利用相变材料可以开发研制人们日常生活需要保暖或保凉的