《利用焓法和有效热容法对定形相变材料熔解过程分析的比较研究》.pdfVIP

第25卷第4期 太 阳 能 学 报 v01．25，No．4 2004年8月 ACTAENERGIAESoLARISSINIcA Aug·，2004 文章编号：0254一0096(2004)04-0488一04 利用焓法和有效热容法对定形 相变材料熔解过程分析的比较研究 叶 宏，何汉峰，葛新石，徐 斌 (中国科学技术大学热科学与能源工程系可再生能源与节能研究所，合肥230027) 摘薹：由于定形相变类贮能材料在使用中不需要容器，可与传热介质直接接触，或可与建筑材料直接结合，因此 正成为研究的热点。这类相变材料基本上采用有机类相变材料为基材，其相变多发生在一个较宽的温度范围内，而 不具有一个确定的熔点。针对这一特点，作者分别采用有效热容法和焓法对一种以石蜡为基材的定形相变材料的熔 解过程进行了分析，发现只要在焓法中相变半径根据DsC实测的结果取值，两种算法的结果一致。 关键调：定形相变材料I焓法l有效热容法；相变半径 中田分类号：TK512+．4 文献标识码：A 127℃左右。文献[5，6]介绍了一种使用定形 0 引 言 高密度聚乙烯(HDPE)的直接接触式潜热贮热系 相对于显热贮热材料，相变贮热材料有其 统。第二类定形相变材料实质上是一类复合相 独到的优势：贮热密度大，可用很小的体积获 变材料，即将低熔点的相变材料散布在熔点较 得很大的贮热容量，相变吸热和释热过程基本 高的支撑材料之中，只要运行温度不高于支撑 上在恒温下进行，易于控制。因此，研究者们 材料所能承受的温度，这种材料即可维持在固 尝试将相变材料应用于温控、余热利用、太阳 体状态。将多孔建筑材料浸泡在相变材料溶液 能热利用及建筑节能等领域。前人研究较多的 中，待其吸饱相变材料后取出，即是这类相变 主要是结晶水合盐、(低共熔)共晶混合物及有 材料的一种[7]。文献[8]介绍一种新型复合型 机类相变材料[1]。这些相变材料在使用过程中 定形相变材料的制备研究，这种相变材料以石 必须借助密封容器，这不仅会增加传热热阻， 蜡作为相变材料的基材，利用HDPE(高密度聚 而且使得相变贮热单元的成本大大提高，如 乙烯)作为支撑材料，在这种材料中石蜡的比例 CaCl。·6H。O材料本身的价格为每吨90美元，可高达75％，因此其相变潜热与普通的相变材 但制成贮热单元后每吨的零售价在3000美元料相接近。 以上，价格的差异主要来自容器的成本[2]。因 以上所介绍的定形相变材料的相变过程具有一 此，近十年来，研究的热点集中于一类在使用 些共同的特点：1)相变材料的主体或基材多为有 中不需要容器的相变材料，即定形相变材料， 机类相变材料，相变过程一般发生在一个较宽的温 其特点是在经固液相变后仍能维持在固态时的 度范围内，而不象结晶水合盐类相变材料那样在一 形状。 个明确的温度点发生相变}2)由于交联或支撑网 定形相变材料按其相变的机理可分成两大 格的影响，可忽略对流的影响，即相变传热过程可 类：固一固相变材料和固液相变材料。前者包括 简化为纯导热过程。 一些在晶体转变时伴随着吸热和释热的有机材 定形相变类贮能材料在建筑节能及其他领 料(如多元醇)和一些通过化学或紫外光交联的 域有重要的应用价值，建立能准确模拟其相变 高聚物。文献[3，4]报导了一种硅交联的定形过程的数理模型十分必要。由于相变过程的非 线性特征，分析解的应用范围有限，普遍采用 高聚物，其