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《共晶盐低温蓄冷材料的实验》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、2004年8月重庆大学学报Aug.2004第27卷第8期JournalofChongqingUniversityVol.27No.8文章编号:1000-582X(2004)08-0113-03X共晶盐低温蓄冷材料的实验李兴仁,童明伟,吴碧容(重庆大学动力工程学院,重庆400030)摘要:根据热力学原理筛选了适合工业低温相变蓄冷的共晶盐,并对其中的两种共晶盐进行了凝固和融解实验,通过实验分析了共晶盐的凝固点、融点、过冷度、相变过程中是否有相分层及热稳定性等热学性能。测试结果表明:这两种共晶盐都有望成为比较合适的低温蓄冷材料。关键词:共晶盐;蓄冷材料;低温蓄冷中图分类号:TK124文献
2、标识码:A当今世界能源消耗逐年增加、环保意识逐渐增强,应用蓄冷技术具有很大的社会效益和经济效益,不仅表现在平衡电网峰谷负荷上,还可减少制冷机组装机容量、享受夜间优惠电价,为用户带来效益。由于相变蓄冷过程是一近似等温过程,相变潜热较显热大得多,易控制,因而是蓄冷系统的首选形式。目前,相变蓄冷技术主要应用于建筑物的制冷空调,随着蓄冷技术的不断发展,可望扩展到其它民用和工业制冷领域,以至节能、区域能源联供系统等方面,其前景广阔,研究开[1-2]发的意义重大。图1二元共晶系相图一些水-盐体系在一定条件下形成共晶盐时具有(L-液相,S-固相,E-共晶)适宜蓄冷的共晶温度和较大的热效应,引起研
3、究者的图1为典型的二元共晶系相图。这里A、B分别注意。然而这种蓄冷材料存在一些缺点,如相变凝固代表组元A、B的固相。根据凝固点降低定律,/溶质时会出现过冷现象,且材料易老化变质,蓄冷性能易发溶于溶剂中制成溶液时,只要溶质和溶液不形成固溶[3]生衰减等。由于这些缺点可在蓄冷材料中加入一些体,在某一浓度范围内,溶液的凝固点降低,而且溶质添加剂得以改善,其较低的相变温度能满足工业的低[4]的浓度愈大,溶液的凝固点愈低。0纯A的凝固点在温要求,仍可被应用。笔者选择2种适于冷冻冷藏的C,由于加入溶质B,A的凝固点沿CE线随B成分的共晶盐蓄冷材料,测定其有关热学性能。增加逐渐下降直到E。同样,
4、B的凝固点也沿DE下降1共晶盐蓄冷原理直至E。在E点,两组元同时结晶下来,形成具有确定组分的A和B的固态低共熔混合物,E点因此被称共晶盐发生固液相变时要吸收大量的潜热(放出为共晶点(Eutectic)。CE、ED线以上的区域均为液相,冷量),共晶盐相变蓄冷就是先把这部分冷量储存起故CE、ED线称为液相线。CE和ME线之间为固相A来,需要时再释放。为了研究蓄冷材料的相变特性,必与液相平衡共存的两相区,DE和NE线之间为固相B须应用热力学知识对物质的状态平衡关系进行描述,与液相平衡共存的两相区。MEN线以下的区域为固因而有必要对水盐共晶体系的相图进行了解。相A与固相B共存的两相区,故M
5、EN线称为固相线,共晶系是每单一组元在发生固-液相变时只有1也是三相线。E点为2条液相线与固相线的交点,它个相变点,混合物组元互不发生化学反应、固态完全不是液相能够存在的最低温度,据相律可标出E点的自互溶、液态完全互溶的相变晶系。由度为0,f=K+5+1=3-5=3-3=0,即E点具X收稿日期:2004-03-02作者简介:李兴仁(1978-),男,辽宁铁岭人,重庆大学硕士研究生,主要从事低温相变蓄冷方向研究。114重庆大学学报2004年[5]有固定不变的温度与组分。由于以共晶点E比例混合的相变介质性能稳定,表1无机盐与水配比且与纯物质的相变性能一样,具有确定的单一溶点和蓄冷材料水
6、-盐体系共晶浓度/%融解热,故而在应用中,特别受到青睐。1NH4Cl-H2O19.52BaCl2-H2O23.02实验部分2.1蓄冷材料的凝固点、融点及过冷度选用可溶性无机盐作为共晶点控制剂,所用试剂均为分析纯剂,加入蒸馏水溶解。选取NH4Cl-H2O和BaCl2-H2O体系加以说明。在室温下配制从纯溶剂至饱和的不同浓度盐水溶液若干组,用电动增力搅拌器充分搅拌至盐全部溶解,各取100mL溶液放入100mL烧杯中。在烧杯中心位置布置1个经过标定的铜-康铜热电偶进行温度测量,把烧杯放入温度为-36e的冷冻室进行冷却降温。热电偶的电信号由图2蓄冷材料1温度-时间曲线ADAM4000系列数
7、据采集控制模块输入计算机,由Ad-vantechVisiDAQ组态软件实时显示和记录相应的温度值,测量精度为?0.2e,数据采集的时间间隔为60s。测试过程中,蓄冷材料的温度将持续下降至其凝固点,再降至共晶温度,最后接近冷冻室温度。此时整个蓄冷材料全部被冻结,凝固实验结束。然后将其从冷冻室取出,暴露在室温空气环境中吸热升温,烧杯内的蓄冷材料温度开始慢慢上升至其融解点。在融解点范围内,其温度上升减缓,当整个蓄冷材料都融解完后,其温度上升加快。由记录的温度值分别做出每组数
