高温相变共晶盐潜热蓄冷介质的配制与测试

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1、高温相变共晶盐潜热技术交流园地蓄冷介质的配制与测试华3☆上海理工大学西安交通大学张李芳王宜义提要配备了一种高相变温度蓄冷介质并进行了性能测试,该介质的熔点为10.0～10.5℃,固—液相变潜热为128.6kJ/kg(185.2kJ/dm3),主要成分为Na2SO4·10H2O,NH4Cl,硅胶及SiO2,其特点是原料来源丰富,潜热和显热蓄冷量较大,是一种有发展前途的蓄冷介质。关键词相变介质蓄冷盐水化合物Make2upandtestofahightemperatureeutecticPCMforcoolstorageByZhangHu

2、a★,LiFangandWangYiyiFormulatesaeutecticPCM(phasechangematerial)withafusionAbstracttemperatureof10.0～10.5℃,alatentheatashighas128.6kJ/kg(185.2kJ/dm3),andwithmaincompositionsofNa2SO4·10H2OandNH4Cl.Withitscomponentsreadilyavailableanditshigherthermalstorageamountsoflatent

3、orsensibleheat,itisacompetitivecoolstoragematerialthathasdevelopingprospects.phasechangematerial,coolstorage,salt2waterchemicalKeywordscompound★RefrigerationInstitute,UniversityofShanghaiforScience&Technology1Ξ引言冰蓄冷空调系统中制冷机的蒸发质的相变温度有关,冰的熔点(0℃)较低是导致冰蓄冷空调性能系数下降的主要原因。因此,提

4、高蓄冷介质的相变温度对节约电能将具有十分重要的作用。近年来,高温相变共晶盐潜热蓄冷介质颇引人关注,某些盐水类化合物蓄冷介质已在工程中试用。高熔点相变蓄冷介质的蓄冷空调系统可直接采用一般标准冷水机组,不需改动;冷冻水侧采用水作载冷剂,与已有的传统空调极易结合;对冷水管路设计按现有规范,储冷槽的制造要求不高;所有载冷介质均为水,使运转工作模式设计范围宽广。温度为-10～-15℃,制冷机的性能系数COP和制冷量较传统空调大为降低。一般来讲,蒸发温度每下降1℃,制冷系统的COP下降3%～4%,制冷量下降5%～6%,这样,冰蓄冷空调主机比传统

5、空调用的冷水机组多耗电30%左右,主机的制冷量下降近一Ξ☆张华,男,1966年11月生,博士研究生,博士200093上海市军工路516号上海理工大学制冷研究所(021)65689153收稿日期:1998-12-07半1。蓄冷空调的蒸发温度同蓄冷介暖通空调HV&AC技术交流园地·63·2高熔点相变蓄冷介质2.1空调系统对蓄冷介质的要求①热物性方面:熔点在所要求的工作范围之内;单位体积的潜热比较大;熔化—凝固过程稳定可靠;没有过冷及相分离现象;蓄冷介质的传热性能好,相变的体积变化小2。②化学条件:化学性能稳定;无毒,不爆炸;腐蚀、溶解性

6、小。③经济条件:各组分来源容易,价格便宜。以上这些条件中,熔点在所要求的工作范围之内是蓄冷介质的必要条件,空调蓄冷介质的熔点应处在5～15℃的范围内。2.2相变蓄冷介质的选择液固相变的蓄冷介质是蓄冷空调最适宜的蓄冷介质。这类蓄冷介质包括纯质、盐水化合物、气水化合物等。符合相变温度的纯质如环己烷(6.5℃)、十四烷(5.8℃),甲酸(6.5℃)及一些油品(7.0～9.0℃)3等,因其可燃、有毒、价高而不能采用;气水化合物作蓄冷介质的蓄冷系统因系统太复杂也难以应用;盐水化合物为主体的共晶盐系列潜热蓄冷介质现已成为高温相变蓄冷工程中唯一的

7、蓄冷介质。2.3盐水化合物共晶体相变的特征及改进方法常备的盐水化合物的相变温度都超过了蓄冷介质所符合的温度界限,为了降低其熔点,采用配备其共晶盐的办法。据报道国外研究使用相变温度为7℃,8℃,13℃,14℃,18℃等的几种盐水化合物蓄冷介质,相变潜热84～168kJ/kg。比较有名的是美国的Transphase-47介质,相变温度8.3℃,潜热96.3kJ/kg,是目前最成功的一种高温相变蓄冷介质4,5。盐水化合物相变过程的另一不利因素为相分离及过冷现象,针对盐水化合物相变过程的特征需要采取措施以降低其熔点,避免发生盐水分离及过冷等

8、现象。常用的降低熔点的添加剂有NaCl,NH4Cl,KCl等。解决相分离问题的对策为:添加胶化剂、增粘剂如木屑、纸浆、硅藻土等;将蓄冷介质分成小块放入蓄冷室,增大盐水接触面;或在相变过程中加以搅拌。解决过冷问题的对策是添加能及相分离。