储能技术 第6章 储热技术.pptVIP

最后一页为本章小结 * 最后一页为本章小结 *  6.4 潜热储热技术 6.4.1 相变材料储热的原理 结晶与过冷 结晶：一阶的热力学相态变化，在液态固态共存的期间，系统的平衡温度不变，等于凝固点。结晶主要包括二个现象：成核和晶体生长。成核是指分子开始聚集形成晶核，在纳米尺度以某种周期的形式排列，其排列方式决定了晶体结构。晶体生长就是晶体持续的变大，晶核周围的物质通过扩散在晶核表面吸附，最终长成具有一定几何形状的晶体 过冷：指液体低于熔点而没有凝固的现象。若容器的表面不规则，或是有固体或气体的杂质，就可能会产生非匀相核化结晶。对于相变材料来说，晶体生长率低、过冷度大会带来潜热难以完全利用的问题  6.4 潜热储热技术 6.4.2 相变材料 材料的分类 相变材料有非常多种，其分类方法也有很多，主流的分类方法如图所示，分别有相变分类法、化学分类法、封装分类法和按使用温度分类的方法。在本文中，我们首先将按照化学的方法，将相变材料分类为有机材料、无机材料和共晶材料分别介绍，并在介绍过程中指出其适用温度的范围；而在介绍相变材料的封装技术时，按照宏观封装、微型封装以及纳米封装的分类方式进行介绍。 相变材料的分类方法  6.4 潜热储热技术 6.4.2 相变材料 有机材料 优势：其熔点与电子设备热管理和建筑系统储热相匹配，潜热高 材料 类型 熔点 (℃) 潜热 (kJ/kg) ρ (kg/m3) cp (kJ/(kg·K)) k (W/(m·K)) 正十八烷 石蜡 29 244 814(固) 724(液) 2150(固) 2180(液) 0.358(固) 0.152(液) 正二十一烷 石蜡 41 294.9 773(液) 2386(液) 0.145(液) 正二十三烷 石蜡 48.4 302.5 777.6(液) 2181(液) 0.124(液) 正二十三烷 石蜡 51.5 207.7 773.6(液) 2924(液) 0.137(液) IGI 1230A 调和石蜡 54.2 278.2 880(固) 770(液) 2800(液) 0.25(固) 0.135(液) 油酸 脂肪酸 13 75.5 871(液) 1744(液) 0.103(液) 癸酸 脂肪酸 32 153 1004(固) 878(液) 1950(固) 1720(液) 0.153(液) 月桂酸 脂肪酸 44 178 1007(固) 965(液) 1760(固) 2270(液) 0.147(液) 棕榈酸 脂肪酸 64 185 989(固) 850(液) 2200(固) 2480(液) 0.162(液) 硬酯酸 脂肪酸 69 202 965(固) 848(液) 2830(固) 2380(液) 0.172(液)  6.4 潜热储热技术 6.4.2 相变材料 无机材料 优势：熔点覆盖范围广，相变发生于某个具体的熔点而非糊状区，导热率高，密度高  6.4 潜热储热技术 6.4.2 相变材料 共晶材料 两种具有相似或相同熔点、凝固点的相变材料的组合，可分为有机-有机类，无机-无机类以及有机-无机类三种。 特点 熔化和凝固不会出现结晶不均匀的偏析现象 具有高导热率及高密度 可通过控制组成成分来获得具有预期相变温度的材料 有机相变材料 无机材料 共晶材料 (1)无过冷 (2)熔点覆盖范围宽 (3)化学和物理稳定性好 (4)潜热高 (5)一致共融 (6)可燃 (7)导热率低 (8)储热密度低 (1)潜热高 (2)导热率高 (3)相变时密度变化小 (4)不可燃 (5)存在过冷 (6)有腐蚀性 (7)无法一致共融 (8)储热密度高 (1)熔点高 (2)储热密度高 (3)成本高 (4)物性参数不全 三种材料的对比  6.4 潜热储热技术 6.4.2 相变材料 材料的选择 热物理特性 相变温度应符合具体工程应用的温度范围 单位体积的潜热量高，以节省存储空间 导热率高，以缩短充、放热过程所需的时间 比热容高，以便除了潜热以外的显热部分也能够被使用 相变时的体积变化率低，相变所需的压力低，以保障相变材料存储容器的安全性 相变材料为一致熔融化合物，以保证材料在不同相态时其成分完全一致 循环稳定性好，以保证材料在长时间运行过程中频繁相变时性能稳定 动力学特性 高晶体生长率，低过冷度，使得相变材料在熔点时将潜热提出 化学特性 与存储容器所使用的材料化学兼容，且不会相互腐蚀 在长期、频繁的相变过程中不会发生降解 无毒，非易燃易爆，以保证安全 经济学特性 低成本高效益，易于获得 环境特性 对环境影响小，无污染 具备可回收潜质 相变材料主要物性参数的评价和选择标准  6.4 潜热储热技术 6.4.2 相变材料 材料的选择 热分