环境温度对无机水合盐相变材料过冷行为的影响机理
【图文】：
实验材料为CaCl2·6H2O，30g，分析纯，成都市科龙化工试剂厂生产，在实验中作为相变材料。仪器设备如下：CFC型标准恒温油浴锅，温度控制精度为±0.1℃；HY6002温度记录仪，温度测量范围为55~125℃，测量精度为±0.01℃；美国PerkinElmer差示扫描量热仪(DiamondDSC)，量热精度为±0.1%，，温度控制精度为±0.01℃，温度范围为180~725℃，氮气保护气氛，升降温速度为0.01~100℃/min。测试装置在使用前均已校正。1.2实验方法1.2.1溶解冷却实验采用“步冷曲线法”对相变材料的溶解冷却行为进行研究，实验装置如图1所示。实验材料均匀置于试管中，将温度记录仪的温度传感器固定于试管中心位置并插入到底部，试管口塞入打孔软木塞。将试管放入恒温油浴锅，油浴温度为95℃，加热至试剂变为澄清溶液并稳定10min后取出，置于包覆了保温材料的密封恒温箱中自然冷却，通过温度记录仪连续采集试管内试剂温度随时间的变化。在实验过程中，恒温箱外的室温为30.0℃，恒温箱中放置适量冰，并安装空气对流装置，使箱体内均匀保持设定的环境温度，控制精度为±0.5℃。图1实验装置Fig.1Experimentalfacility为研究温度场影响无机水合盐相变过冷行为的主要因素，本文采用“步冷曲线法”在相同条件下进行平行实验，研究不同环境温度下相变材料过冷行为的变化规律。CaCl2·6H2O试样自然冷却至与恒温箱内环境温度一致，恒温箱内环境温度分别为0，3.0，6.0，9.0，12.0，15.0，18.0，21.0，24.0，27.0和29.5℃。1.2.2DSC测试为研究温度场影响无机水合盐相变材料过冷行为的其他因素，采用差示扫描量热仪对试样进行热分析，分析相同环境温度下降温速率等对相变材料过冷行为的影响。室内温度为25℃，试样质量为12.260mg，炉内气体为
1932中南大学学报(自然科学版)第48卷2.7min。因此，当试样所处的环境温度较高时，相变放热时间持续较长；当所处的环境温度较低时，相变放热时间明显缩短，需通过添加成核剂、引入超声波等外场作用等，以强化其热物理性能。相变开始时间随环境温度升高而延迟，如图2所示。一方面，环境温度越高，试样从开始降温至发生相变经历时间越长；另一方面，随着环境温度升高，试样发生相变的开始时间差别越大，环境温度为29.5℃；当接近理论相变温度时，试样从第75min才开始发生相变，而环境温度为18.0℃时，试样从11min即开始发生相变；随着环境温度降低，相变开始时间逐渐接近，当环境温度为0~12.0℃时，试样在5~9min内均可开始发生相变。环境温度/℃：1—0；2—6.0；3—12.0；4—18.0；5—24.0；6—29.5。图2试样温度与时间的关系Fig.2Relationshipbetweencoolingtemperatureofsampleandtime相变材料过冷度环境温度关系见图3。从图3可见：相变过冷度随环境温度升高而降低；当环境温度为0~29.5℃时，试样发生液固相变均存在一定程度的过冷现象，且过冷度随环境温度上升而降低；当环境温度为24.0~29.5℃时，过冷度可控制在2.4℃以内；当环境温度接近其理论相变温度时，过冷度可降低至0.1℃；随着环境温度降低，过冷度逐渐增大；当环境温度为0℃时，过冷度可达19.9℃。因此，当试样所处的环境温度高于24.0℃时，相变过冷度较低，可直接作为储能材料使用；当所处的环境温度低于24.0℃时，相变过冷度较高，需通过添加成核剂、引入超声波等外场作用来强化其热物理性能。图4所示为试样的DSC分析结果。试样分别以2，6和10℃/min速率从50℃均匀降温至10℃，由于试样处于绝热环境，不能与仪器外部发生热交换，且图3相变材料过冷度与环境?
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