建筑复合相变材料的储热配方与热物性研究.pdf

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1、CMYK材料研究与应用建筑复合相变材料的储热配方与热物性研究黄友林（重庆工商职业学院；重庆广播电视大学）【摘要】利用理论公式分析癸酸-月桂酸混合物相变温度随配比的变化情况，初选四种配方并通过DSC实验分析混合物的相变温度和相变焓。结果表明：可通过利用施罗德公式计算癸酸-月桂酸混合物的相变温度，进而试配适应温度需求的癸酸-月桂酸混合物；随着癸酸比例的增加，癸酸-月桂酸混合物的相变温度和相变潜热都相应地减小；癸酸比例为40%～60%的癸酸-月桂酸混合物的体积膨胀率在7.5%左右，相变温度在20～30℃之间，在室内舒适温度范围内，且相变潜热较高，可用作建筑节能复合相变储能材料。【关键词】相变材料；相

2、变温度；储热配方；热物性1引言癸酸的相变温度比较接近室内舒适温度。因此，如果能使这两种材料混合后的相变温度控制在室内舒适温度随着经济的发展和生活水平的提高，人类对室内舒范围内，则可作为很好的复合相变储能材料。适度的要求也越来越高，室内温度就是影响室内舒适度的一个非常关键的因素。而相变材料既可以有效减小空2.2配比设计调系统的规模和降低能源消耗，还可以缩小室内温度的将癸酸与月桂酸的混合物看成理想溶液，采用施罗波动幅度，提高室内环境的舒适度[1]。相变材料癸酸、月德（schroder）公式计算不同比例下的混合物的相变温[3]桂酸具有储能密度大、相变性能稳定、结晶相变无过冷度：等优点，但单一的相变材

3、料又存在的诸多缺点[2]，不适1T=(式1)1RlnxA合单独作为建筑用相变储能材料。因此有必要将这两种-′TfVH材料进行复合，但这两种相变材料的复合配比并没有一sA个成熟的公式，最终必须通过实验来确定其储热配方。式中：因此本文联系理论和试验两种方法来确定这两种相变xA——混合物主要成分A的摩尔分数；′材料的储热配方，并对其热物性进行研究。VH——纯化合物A的熔化潜热，J/mol；sA2实验部分Tf——纯化合物A的熔化温度，K；T———含有化合物A的混合物的熔化温度，K；2.1原料R———气体常数，8.315J/k·mol。相变材料的相变温度与其纯度有关，因此在做相变由式1，当考虑以月桂酸为

4、溶质，癸酸为溶剂时，以材料相关研究之前，必须要先了解相变材料（phase月桂酸的摩尔分数表示的混合物的相变温度可按式2changmaterial，PCM）的相变温度和相变焓。本次实验计算。原料癸酸和月桂酸均采用重庆三瑞化学品有限公司（上′VH11lnx=sB!-"海分公司）产品，其相变温度和相变焓见表1。BRTT(式2)f表1纯PCM的热性能当考虑以癸酸为溶质，月桂酸为溶剂时，以癸酸的名称纯度/%相变温度/℃相变焓J/g摩尔分数表示的混合物的相变温度可按式3计算。癸酸99.731.3135.6′VH11月桂酸99.643.4148.5lnx=sA!-"(式3)ARTTf由表1可见癸酸、月桂酸的

5、相变潜热都较高，其中根据相关研究可绘得癸酸-月桂酸混合物相变温CMYK材料研究与应用度随配比的变化情况图，如图1所示。从表3可以看出，随着癸酸比例的增加，癸酸-月桂酸混合后的相变温度和相变潜热都相应减小。这也说明了本次实验的正确性，因为癸酸的相变温度和相变潜热都低于月桂酸，随着癸酸含量的增加，混合物的相变温度和相变潜热也应变小。此外，还可看出四种试样的体积膨胀率在7.5%左右，故可认为本实验配方的体积膨胀对基体材料的影响很小，且相变温度为20～30℃，图1癸酸-月桂酸混合物相变温度随配比的变化情况在室内舒适温度范围内，相变潜热较高，所以试样Ⅰ、由图1可知，混合物中的癸酸比例为60%～70%时，

6、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ可用作建筑节能复合相变储能材料。混合物的相变温度达到最低值。因此，当混合物中的癸4结论酸比例在60%以下时，可按式2计算。将月桂酸的相变温度43.4℃，相变焓148.5J/g代入式2，得式4。⑴当癸酸-月桂酸混合物中的癸酸比例为40%～′60%时，用施罗德公式计算的相变温度与实测相变温度VH11lnx=sB!-"BRTT相差不大，可通过对癸酸-月桂酸混合物的相变温度的f148.5×20011理论计算，试配出适应温度需求的癸酸-月桂酸混合=!-"8.315316.55T物。3571.858⑵随着癸酸比例的增加，癸酸-月桂酸混合后的相=11.284-(式4)T变温度和相变潜热都相应地减小

7、。根据式4计算出不同癸酸占比的理论相变温度如⑶癸酸比例为40%～60%的癸酸-月桂酸混合物的表2所示。体积膨胀率在7.5%左右，相变温度在20～30℃之间，在表2不同癸酸占比的理论相变温度室内舒适温度范围内，且相变潜热较高，可用作建筑节癸酸摩尔浓度/%102030405060能复合相变储能材料。●月桂酸摩尔浓度/%908070605040理论相变温度/℃40.537.333.729.725.119