十二水磷酸氢二钠相变性能调控研究

发布时间：2020-12-14 15:34

　　现代经济的高速发展离不开能源的大量消耗。当今社会能源的主要来源是煤炭化石燃料,这些燃料的过量使用会对环境造成严重的损害。在加快促进新旧动能转换的今天,寻找利用高效清洁的能源已经迫在眉睫。相变储热技术是近些年来研究的重点,它的储热形式是利用相变材料在物态变化时吸收或者放出大量热量,从而对热量进行利用。这种技术最大的优势是清洁无污染,能够应用在太阳能储热领域,可以有效地缓解太阳能供需不匹配的问题,提高太阳能在建筑清洁采暖和工业用热中的应用比率。十二水磷酸氢二钠作为一种相变潜热大,相变温度适宜的无机水合盐晶体相变储热材料,被广泛的关注和研究。但实际研究过程中发现,不同的降温温度对十二水磷酸氢二钠的析晶过程有很大的影响,在这方面缺乏相关的分析研究。本文从实际应用的角度出发,通过实验分析测试对十二水磷酸氢二钠的过冷度改善,放热效率提高以及循环稳定性提高三个方面进行了着重研究。首先,结合拉曼光谱分析以及X射线衍射分析,对十二水磷酸氢二钠的物相组成进行了分析。通过多次的冷热循环实验测试其循环稳定性,发现冷却温度越高越不利于循环稳定性,20次循环后都出现明显的相分离现象。其次,通过对比试验,研究了添加... 

【文章来源】： 林良侃 山东建筑大学

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

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相变储热材料分类相变储热材料的分类（图1.1）可以按照其自身属性组成可以分为三大类：有机相变材料、无机相变材料以及复合相变材料

山东建筑大学硕士学位论文10发生在理想状态下，实际中很难保证体系不含有杂质或者接触面绝对光滑，因此非均匀形核是自然界中主要的形核方式。如图所示，α代表体系依附于容器壁产生的一个小晶核，将晶核看做一个圆球的一个位置，假设圆球的半径为。图2.1非均匀形核的成核原理示意图（其中：α代表的是晶核；L代表的是液相）若△Gs代表的是晶核形成前后体系表面自由能的差值，可以得到：=(2.6)其中，AαL代表的是晶核α和液相L相接触的面积大小；Aαw代表的是晶核α和容器内壁W相接触的面积；σαL代表的是晶核α和液相L之间的界面比表面能；σαW代表的是晶核α和容器内壁W之间的界面比表面能；σLW代表的是固液两相之间的界面比表面能。若△Gt表示的是晶核形成前与晶核形成后的体系体积的自由能差值，那么有==(2.7)在晶核形成前与晶核形成后的体系总自由能变化可以表示为=(2.8)整理以后可得，==(2.9)对比式(2.9)和式(2.1)，二者之间的不同之处为式(2.9)中多出了一项f(θ)。在一个特定的体系当中，θ是一个定量，因此在非均匀形核的过程当中，临界晶核的尺寸为：=(2.10)

山东建筑大学硕士学位论文142.2.4无机水合盐过冷理论无机水合盐晶体吸热熔化后会成为液态，当液态的无机水合盐降温到理论析晶温度时并不会产生析晶现象，只有环境温度低于理论析晶温度时才会发生析晶现象，即实际的析晶温度高于理论析晶温度的现象，我们称之为过冷现象。无机水合盐晶体均存在过冷现象，有些无机水合盐晶体的过冷现象十分严重，这在很大程度上阻碍了无机水合盐晶体在相变储热领域的推广以及应用。根据相平衡条件以及相律理论分析可知，晶体通常是在常压的条件下产生析晶行为的，纯晶体发生析晶行为时，体系是同时存在固相和液相，此时体系的自由度是零，所以晶体发生液-固相变过程时的温度并没有发生改变。通过热力学第二定律分析可知，在温度和压力不发生变化的情况时，体系能够自发进行化学反应的方向即为吉布斯自由能降低的方向。自由能G可以用下式表达[33]：=(2.12)上式中，H表示的是焓值，T表示的是绝对温度值，S表示的是熵值。因此可以推导出：=(2.13)压力不变时，即dp=0，上式可以简化成：=(2.14)由于熵值S不可能为负，所以体系的吉布斯自由能就会呈现出随着温度的上升而不断下降的趋势。图2.2为纯晶体的液相和固相时体系的吉布斯自由能随着温度变化的趋势规律图。图2.2纯晶体液相和固相时体系的吉布斯自由能随温度变化趋势规律


本文编号：2916621