石蜡水相变乳液的制备与性能

CIESC Journal, 2018, 69(4): 1749-1757 ·1749·
化工学报 2018年第69卷第4期|
DOI：10.11949/j.issn.0438-1157.20170818
石蜡/水相变乳液的制备与性能
黄莉
（宁波大学建筑工程与环境学院，浙江宁波 315211）
摘要：低温石蜡/水相变乳液作为一种潜热蓄冷流体，具有储能密度高、可泵送的特点，可取代水作为传热介质应用于集中供冷系统中，降低二次循环水泵的运行能耗。

基于集中供冷系统的应用要求，选择不同的组分制备相变乳液，包括石蜡、表面活性剂以及晶核剂，并研究其组分含量对乳液分散相粒径分布、热力学性能与流变性能的影响，最终确定相变乳液的制备方法与性能参数。

采用所述方法制备的相变乳液具有良好的稳定性，其储能容量为水的2～6倍，且过冷度不高于2 K。

关键词：相变；乳液；集中供冷系统；表面活性剂；晶核剂；流变性能；过冷度
中图分类号：TB 39 文献标志码：A 文章编号：0438—1157（2018）04—1749—09 Preparation and properties of paraffin/water phase change emulsion
HUANG Li
(Faculty of Architecture, Civil Engineering and Environment, Ningbo University, Ningbo 315211, Zhejiang, China) Abstract: A paraffin/water emulsion is a phase change slurry (PCS), which uses both the sensible heat capacity of the carrier fluid and the latent heat capacity of the phase change material (PCM), is pumpable and has a high energy storage density. The energy consumption of central cold supply networks could be reduced when applying low-temperature paraffin phase change emulsion as a heat transfer fluid. Based on the application requirements, different components have been selected to prepare emulsions, inclusive paraffins, surfactants and nucleating agents. The impact of their fractions on the emulsion properties has been studied, namely on the droplet size distribution, thermal properties and rheological behaviors. Finally, the emulsion components and their suitable fractions have been determined for preparing a stable paraffin/water emulsion with a energy storage density 2—6 times water and a subcooling degree lower than 2 K.
Key words: phase change; emulsions; central cold supply networks; surfactants; nucleating agents; rheological behavior; subcooling
引言
近年来，传统的分散式供冷由于其能耗高、舒适性差等缺点已逐渐被具有能耗低、舒适性好、运行管理方便等优点的集中供冷方式所取代。

区域供冷或区域供冷供热系统被作为节能、先进的空调解决方案在我国的中部和南部进行推广。

这种供冷方
式尤其适用于中央商务区（CBD）、大学城、产业园区等，其特点是冷负荷密度非常高而且负荷稳定，用户对供冷需求的时间段基本一致，属于“同开同关”类型。

在以上应用领域，集中供冷与各用冷点自装机相比，可以按各用冷点的所有平均负荷装机，
2017-06-26收到初稿，2017-09-08收到修改稿。

联系人：黄莉（1978—），女，副研究员。

基金项目：国家自然科学基金项目（51406092）；宁波市自然科学基金项目（2015A610101）。

Received date: 2017-06-26.
Corresponding author: Prof.HUANG Li, huangli@
Foundation item: supported by the National Natural Science Foundation of China (51406092) and the Natural Science Foundation of Ningbo (2015A610101).
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使容量减少40%～60%，在很大程度上可以避免大马拉小车的现象，有效提高能源利用率[1]。

国内目前在建和已建成的大型项目包括中关村、广州大学城两个单供冷项目，以及上海世博园、大连小平岛和星海湾、南京鼓楼软件园等区域供冷供热项目[2-6]。

但是文献[7]指出目前已建成投入运行的集中供冷项目运行情况并不理想，多数项目存在初投资高、运行费用高的问题。

对此，文献[8-9]分别阐述了各自的观点，认为其不节能的理由主要在于受冷负荷特征和供冷技术的限制，供冷管网输配能耗和冷量损失变得很显著，抵消了集中冷源可带来的冷源效率提升，从而导致区域供冷系统整体节能效果下降。

集中供冷系统的直接能耗在于制冷、输配系统二次泵能耗与管网冷量损失，其中，二次循环水泵的运行能耗最高，占系统总能耗的40%～50%[10]。

由此可见，降低供冷管网循环泵的输送能耗是实现集中供冷系统节能性的有效途径。

集中供冷系统通常采用水作为蓄冷载体和传热介质。

由于冷冻水的出水和回水温度通常相差不大，一般仅为6～12 K，储能密度很低，因此在热量储存和传递的过程中冷冻水流量往往很大，从而导致水泵的运行功率与能耗都很高。

为了提高热量传递和储存的能量密度，相变储能材料（phase change material, PCM）成为近年来的研究热点。

由于石蜡具有较高的相变潜热值，相变过程中无过冷及析出现象，性能稳定、无毒、无腐蚀性，因此，石蜡相变材料的研究和使用受到了广泛重视。

在供冷管网的冷冻水中加入石蜡相变材料，形成石蜡-水相变乳液（paraffin/water phase change emulsion），利用石蜡的潜热可以大幅度地提高冷水系统的储能密度，在传递相同热量的情况下显著减少所需要的载体流量，在降低二次循环泵的输送功率方面具有正面影响，同时也可以大幅度减小输送管直径、冷水储罐体积与换热器的结构尺寸。

因此，研究石蜡乳液的制备与性能对于降低集中供冷系统的运行能耗具有重要的意义。

Inaba等[11-12]对十四烷乳液做了大量的研究，并首次提出将其作为蓄冷介质。

他们采用表面活性剂将水和正十四烷乳化形成稳定的乳液。

蓄冷时液滴状的正十四烷凝固成固体小颗粒同时储存冷量，此时流体似泥浆状。

放冷时正十四烷固体颗粒融化成液滴，流体变为常态。

Clarksean[13]采用不同的表面活性剂制备正十六烷相变乳液，并测定其在静置条件下随时间变化的分散相粒径分布。

所有采用Trinton X-100作为表面活性剂制备的样品，在石蜡组分不超过50%的情况下，石蜡颗粒在室温情况下静置6个月均能维持良好的分散状态。

Schalbart等[14]采用不同的方法制备正十四烷相变乳液，制备方法包括混合膜合成与相转化方法。

其中，采用相转化方法制备的乳液不仅在几周的静置过程中保持了稳定性，而且经受了在恒温槽中50～100次的相变循环。

Fumoto等[15]研究了正十四烷相变乳液的长期静置稳定性。

研究结果表明，平均粒径为200 nm的乳液至少可以维持3个星期以上的静置稳定性。

黎宇坤等[16]采用熔点在20～22℃之间的石蜡制备了相变储能乳液，其粒径在10～100 nm之间，并测定了该流体的黏度、相变潜热及稳定性等性质。

测试结果表明，制备的相变乳液拥有较高的储能能力和稳定性，在空调制冷与热交换等领域具有广阔的应用前景。

石李明等[17]通过文献研究，指出乳液制备形式可分成高能耗和低能耗乳化两种。

高能耗乳化方法需要用到螺旋搅拌机或涡轮搅拌机等高速剪切制备，或者由高压均化器、超声波均化器、微射流机等产生高机械能破碎相变材料，形成小粒子，乳液粒径通常在微米级范围内[18-20]；而低能耗乳化方法则利用的是乳液中各组分储存的化学能不同来促进粒子的形成，该法可制备的乳液粒径通常在几十至几百纳米之间。

Wang等[21]采用纳米石墨微粒加强石蜡/水相变乳液的传热性能。

实验结果表明，在20%(质量)石蜡含量的乳液中加入0.1%(质量)的石墨，其导热性能提高了86%，且稳定性能良好，可以经受300次相变循环。

Morimoti等[22]采用D-相乳化方法分别制备了正十六烷与正十八烷乳液，即将水、表面活性剂与酒精混合搅拌形成D-相混合液，再将液态烷烃加入混合液中乳化形成相变乳液。

不同烷烃含量的乳液分散相粒径相似，且黏度随着烷烃含量的增加而增大。

Zhang等[23]采用熔点为60℃的正二十八烷烃、Tween与Span混合表面活性剂以及SiO2纳米颗粒作为晶核剂制备了相变乳液。

实验结果表明，可以通过减小分散相粒径以及粒径分布范围提高乳液的
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稳定性能。

本文针对集中供冷系统的应用要求，选择不同的组分制备相变乳液，包括石蜡、表面活性剂以及晶核剂，采用激光粒度测定仪、DSC差示量热扫描仪、流变仪等设备测定其性能，并研究其组分含量对乳液性能的影响，最终确定相变乳液的制备方法与性能参数。

1 实验材料和方法
石蜡/水相变乳液是一种胶体体系。

如图1所示，石蜡以微小液滴的形式均匀分散于水中，直径在1～10 µm之间。

由于石蜡与水不能互相混合且始终存在两相分离的现象，本文采用一种非离子型表面活性剂来制备相变乳液。

另外，由于石蜡分散相粒径较小，在凝固过程中存在过冷现象，因此采用了晶核剂来降低相变乳液的过冷度。

图1 石蜡相变乳液示意图及外观
Fig.1 Illustration and photo of paraffin/water emulsion
1.1乳液的制备方法
分散相粒径的大小是决定乳液稳定性能和过冷度的关键因素，主要取决于所使用的表面活性剂以及乳化过程与时长。

在本文中，乳液的制备包括以下步骤：将表面活性剂与晶核剂加入相变材料中并加热搅拌，使相变材料完全液化，并使表面活性剂和晶核剂溶于液态相变材料中形成透明液体。

将连续相加热至相同温度，将相变材料、晶核剂和表面活性剂的混合液缓慢加入到连续相中，同时通过搅拌形成预制乳液；再使用高速均质机搅拌预制乳液，乳化完毕后石蜡分散相的粒径为1～10 µm。

采用所述方法制备的相变乳液具有良好的稳定性，在室温条件下储存28个月后乳液的粒径分布与热力学性能均未发生变化，而且可以经受50次泵送与相变循环[24]。

1.2相变乳液的性能测定方法与设备
石蜡分散相的粒径与粒径分布采用激光粒度测定仪BT-2003测试。

通过测定相变乳液的粒径大小与分布曲线，分析颗粒粒径对乳液凝固过程与过冷度的影响。

乳液的热力学性能采用差示扫描量热DSC200F3测定，包括熔点、凝固点、熔解焓等参数。

样品质量一般为5～10 mg，加热与冷却速率为2℃·min−1。

乳液的流变性能采用流变仪Bohlin Gemini TM 测定，使用锥-板模式进行测试，其参数如下：平板直径为60 mm, 锥板直径为40 mm，锥角为4°。

由于制备的乳液粒径在1～10 µm之间，因此锥板尖端与平板之间距离设置为30 µm。

2 实验结果与讨论
2.1石蜡的选择与含量确定
相变乳液作为传热介质应用于集中供冷系统，其熔点应在6～12℃之间，而符合要求的正十五烷CH3—(CH2)13—CH3的熔点为9.9℃，焓值为206 kJ·kg−1。

然而，高纯度的正构烷烃价格一般很高，不适于规模化应用。

因此，本文使用了德国Rubitherm公司生产的烷烃混合物RT10，其价格相对较低。

RT10的熔点为9.3℃，凝固点为9.1℃，在0～15℃之间的潜热焓值为130 kJ·kg−1，密度为768 kg·m−3。

石蜡的含量对相变乳液的性能具有很大的影响。

本文采用不同含量的石蜡配制乳液并分别测定其热力学性能与流变性能，其中石蜡的质量分数为15%～75%，表面活性剂含量为1.5%，晶核剂含量为2.5%。

石蜡的含量决定了乳液的储能容量。

图2与图3分别展示了石蜡RT10与系列乳液的DSC 熔解曲线与凝固曲线。

由图可知，不同石蜡含量的
图2石蜡RT10与石蜡质量分数为15%～75%
的乳液的
DSC熔解曲线
Fig.2 DSC melting curves of RT10 and emulsions containing
15%—75% RT10
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图3 石蜡RT10与石蜡质量分数为15%～75%的乳液的
DSC 凝固曲线
Fig.3 DSC freezing curves of RT10 and emulsions containing
15%—75% RT10
乳液的熔解与凝固温度范围均与石蜡相似，而其熔解/凝固焓值与石蜡含量呈线性关系，可采用式（1）表示
Δh f,e = X p Δh f,p (1)
其中，Δh f,p 表示某一温度范围内石蜡的潜热焓
值，X p 表示乳液中石蜡的质量分数，Δh f,e 表示同一温度范围内乳液的潜热焓值。

在某一温度变化范围内，相变乳液的储能容量
不仅包含了石蜡的潜热焓值，还包含了石蜡（分散
相）和水（连续相）的显热焓值，如式（2）所示
Δh e =Δh f,e + Δh w + Δh p =X p Δh f,p +X w c p ,w (T 2−T 1) + X p
c −p ,p (T 2−T 1) (2)
其中，Δh e 、Δh f,e 、Δh w 与Δh p 分别表示某一温度范围内乳液的总焓值与潜热焓值、水以及石蜡的显热焓值，X p 、X w 分别表示乳液中石蜡与水的质量分数，c p,w 与c p,p 分别表示水与石蜡的比热容。

如图4所示，乳液的储能容量随着石蜡含量的增加而呈线性增长。

在已知石蜡含量的情况下，可以根据式（2）或者图4得出乳液的储能容量。

在集中供冷系统典型的出水与回水温度范围6～12℃内，水的储能容量仅为25 kJ·kg −1，而石蜡含量为30%的乳液储能容量为50 kJ·kg −1，为水的两倍。

石蜡含量的增加会导致乳液黏度的增大。

从图5可以看出，乳液的黏度随着剪切速率的增加而减小，因此，本文中的石蜡相变乳液属于假塑性流体[25]；而当石蜡质量分数不高于50%时，乳液的黏度范围在0.01～0.1 Pa·s 之间，而当石蜡质量分数高于50%时，乳液的黏度迅速增加，可达到1～100 Pa·s 。

作者同时通过自制的泵送管道平台模拟了乳液在供冷管网中的流动，研究了乳液在石蜡分散相为固态、
固-液共存以及液态情况下的流变性能。

实验结果表明，在流速为0.5～1.0 m·s −1的范围内，石蜡含量为30%的乳液在水平管道引起的水头损失为水的1.5～3倍，其摩擦系数与Remold 数的关系曲线与Metzner 模型较为相符[26]。

图4 在6～12℃温度范围内石蜡RT10与石蜡质量分数为15%～75%的乳液的储能容量及其与水储能容量的比值相对
石蜡质量分数的关系曲线
Fig.4 Total heat capacity of emulsions and ratio of heat capacity of emulsions to water versus RT10-concentration
between 6℃ and 12℃
图5 温度为20℃时石蜡质量分数为15%～75%的乳液
黏度与剪切速率的关系曲线
Fig. 5 Shear stress of emulsions containing 15%—75% RT10
versus shear rate at 20℃
综合以上实验结果可知，随着石蜡含量的增加，乳液的储能容量随之呈线性增长，而黏度也随之增加，尤其在石蜡含量超过
50%
的时候，乳液的黏度
显著升高。

因此，当乳液作为传热介质应用于集中供冷系统时，石蜡含量不应高于50%。

2.2 表面活性剂的选择与含量确定
表面活性剂是决定乳液稳定性能的关键。

由于相变材料在温度改变时会发生固-液相转变，结晶的相变材料容易“刺穿”乳化粒子表面吸附的表面活性剂所形成的界面膜，从而降低乳液稳定性，因此，
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所采用的表面活性剂必须在乳化的相变材料粒子界面能形成较紧密的或有序排列的吸附层[17]。

作者通过大量的实验最终确定，采用HLB值不低于13的非离子型表面活性剂配制的乳液稳定性能良好。

因此，本文采用了Tween 40作为表面活性剂制备石蜡乳液。

表面活性剂的含量是影响乳液长期稳定性的重要因素。

乳化制备过程使用的表面活性剂存在一个临界值，只有当表面活性剂浓度达到该临界值时，制备的相变材料乳化粒子的大小均一且性能稳定，减少乳化粒子之间发生粘连[27]。

制备了8个样品并在显微镜下观察其形态，这8个样品分别包含了质量分数为10%的RT10以及含量为0.1%～3.5%的表面活性剂。

如图6所示，图6(a)与(b)的表面活性剂含量分别为0.1%与0.5%，其分散相粒径较其他样品大；图6(c)与(d)的样品的表面活性剂含量分别为
图6 在乳化完成并静置30 min后系列乳液在显微镜下
观测到的形态（乳液包含质量分数为10%的石蜡以及
2.0%～
3.5%的表面活性剂）
Fig.6 Photomicrographs of emulsions containing 10% RT10 and surfactant fraction of 2.0%—3.5% respectively, observed
30 min after emulsifying 1.0%及1.5%，分散相粒径分布较均匀，均不含絮凝颗粒，但可以观察到微粒的集聚现象；图6(e)与(f)中样品分别包含了 2.0%与 2.5%的表面活性剂，分散相粒径减小，但絮凝现象明显增加；图6(g)与(h)中样品分别包含了3.0%与 3.5%的表面活性剂，可以观察到其絮凝颗粒连接成网状，几乎看不到单个的分散颗粒。

由此可见，为了提高乳液的长期稳定性，表面活性剂的质量分数应为
1.0%～
2.0%。

2.3晶核剂的选择与含量确定
过冷度是限制乳液发展的一大难题，是指将乳液冷却到熔点而不出现凝固现象，必须将乳液继续冷却到熔点以下的温度才会出现结晶现象，而在结晶过程中乳液温度将重新上升至熔点温度[28]，在出现结晶的温度和最后相平衡时的温度之差即为过冷度。

乳液的过冷度主要取决于分散相的粒径大小与分布。

为了研究乳液过冷度与分散相粒径之间的关系，制备了4个不同粒径的乳液样品，其粒径分布如图7所示，样品的Sauter平均直径d3,2分别为11.7、2.6、1.2和0.2 µm。

图7 RT10含量为30%的4个样品的粒径分布曲线Fig. 7 Droplet size distribution of four samples containing
30% RT10
样品的热力学性能采用DSC进行测定，如图8所示，样品Ⅰ只出现了一个凝固峰，在温度点 5.8℃附近, 而样品Ⅱ、Ⅲ与Ⅳ均包含两个凝固峰，其中一个在5.8～5.0℃温度范围内，而另一个在0～2
℃之间。

两个凝固峰的出现主要是由于不同结晶机制所引起的[29]：温度较高的凝固峰是由异相成核所引起的，其结晶形成是在异物表面，比如在石蜡中包含的杂质表面形成结晶；而另一个温度较低的凝固峰是由均相成核引起的，由石蜡生成晶核并形成结晶。

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另外，随着石蜡分散相粒径的减小，由异相成核引起的凝固峰面积逐渐减小，而由均相成核引起的凝固峰面积逐渐增大。

图9展示了4个样品的熔解曲线。

由图可知，样品Ⅳ的凝固和熔解峰面积较其他样品小，其原因
在于，由于样品Ⅳ的粒径很小(d 3,2 = 0.2 µm)，
在DSC 测试中将样品冷却到−10℃仅有部分石蜡微粒凝固，因而在凝固和熔解过程中的焓值也相应减小。

图8 4个乳液样品的DCS 凝固曲线
Fig. 8 DSC freezing curves of four samples having different
droplet sizes
图9 4个乳液样品的DCS 熔解曲线
Fig. 9 DSC melting curves of the four samples having
different droplet sizes
图10展示了样品Ⅱ过冷度的计算方法作为示例。

4个乳液样品的过冷度按照图10所示方式计算得出，为熔解峰温度点T m,peak 与凝固峰温度 T f,peak 之间的差值。

样品Ⅱ、Ⅲ与Ⅳ有两个凝固峰，因而有两个过冷度值，分别为均相成核过冷度ΔT hom 与异相成核过冷度 ΔT het 。

由图可知，在异相成核过程中，乳液过冷度为2.6 K ；而在均相成核过程中，乳液的过冷度达到7.0 K 。

表1列出了4个样品的熔解峰温度点、凝固峰温度点以及过冷度。

所有样品的熔解峰温度点均在8～9℃之间，而凝固峰温度点
则随着粒径的减小而下降。

这说明石蜡分散相粒径的减小将导致过冷度的增大。

本文所制备的乳液分散相粒径为1～10 µm ，这在均相成核过程中导致过冷度达到7 K 左右。

图10 样品Ⅱ的过冷度计算方式
Fig. 10 Determination of subcooling degree ΔT of sample Ⅱ
by DSC measurements
表1 4个乳液样品的熔解峰温度点、凝固峰
温度点以及过冷度
Table 1 Melting and freezing peak points and subcooling
degrees of four samples
Sample d 3,2/ µm T m,peak /℃T f,peak1 /℃ T f ,peak2 /℃ ΔT het /K ΔT hom /K
Ⅰ 11.7 8.8 5.8 — 3.0 — Ⅱ 2.6 8.5 5.9 1.5 2.6 7.0 Ⅲ 1.2 8.8 4.9 1.3 3.9 7.5 Ⅳ
0.2 8.3 4.6 0.5 3.7 7.8
在石蜡分散相中加入其他物质作为晶核剂可以增强异相成核作用，从而降低过冷度[30]。

作者在大量的实验基础上，采用了由德国Rubitherm 公司生产的熔点为54℃的石蜡RT54作为晶核剂制备相变乳液。

如图11所示，未加入晶核剂的乳液过冷度达到7 K ，而加入了1.5%RT54的乳液在凝固过程中无明显过冷度，熔解与凝固温度范围相似。

为了确定晶核剂含量对乳液热力学性能的影响，作者制备了6个样品，分别包含了质量分数为30%的RT10以及含量为0～7.5%的晶核剂RT54。

样品的DSC
熔解与凝固曲线如图12与图
13所示。

表2列出了6个样品的熔解峰温度、凝固峰温度、熔解温度范围、凝固温度范围以及过冷度。

为了有效防止乳液过冷，晶核剂的含量应该能够向所有分散的石蜡微粒提供足够的异相晶核。

实验结果表明，当晶核剂RT54的质量分数超过1.5%时，乳液的过冷度可以得到有效的遏制。

乳液的熔解温度
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图11 未加晶核剂的相变乳液以及加入1.5%RT54的相变
乳液的DSC 熔解与凝固曲线
Fig. 11 DSC melting and freezing curves of emulsion containing 1.5% RT54 compared to emulsion without RT54
图12 石蜡含量为30%与晶核剂RT54含量为0～7.5%的
系列乳液的DSC 熔解曲线
Fig. 12 DSC melting curves of emulsions containing 30%
RT10, and RT54 fraction from 0 to 7.5%
图13 石蜡含量为30%与晶核剂含量RT54为0～7.5%的
系列乳液的DSC 凝固曲线 Fig. 13 DSC freezing curves of emulsions containing 30%
RT10, and RT54 fraction from 0 to 7.5%
范围随着晶核剂含量的增加而增大，这对于实际应用有着负面的影响。

因此，晶核剂的含量应该为最
表2 4个样品的熔解峰温度、凝固峰温度、熔解温度
范围、凝固温度范围以及过冷度
Table 2 Peak temperatures, phase change temperature ranges and subcooling ΔT of emulsions containing 30%
RT10 and RT54 fraction from 0 to 7.5%
RT54-fraction/%(mass) Freezing temperature Melting temperature Subcooling
ΔT /K
T f,peak /℃
Range/K T m,peak /℃ Range/K
0.7 1.8 7.7 6.6 7.0
0.2 2.2 5.4 7.5 6.5 5.3 0.5 4.6 4.2 7.4 6.6 2.8
1.0 5.8 5.8 7.4 7.2 1.6 1.5 6.1 7.5 7.3 6.9 1.2 3.0 6.2 8.1 7.1 7.5 0.9 5.0 6.1 8.3 7.1 8.0 1.0 7.5 5.8 9.0 7.1 8.6 1.3
低要求的质量分数的1～2倍，即当采用RT54作为晶核剂时，其质量分数应为1.5%～3.0%。

3 结 论
基于集中供冷系统对传热介质的应用要求，本文选择了不同的组分制备相变乳液，包括石蜡、表面活性剂与晶核剂，并通过激光粒度测定仪、DSC 差示量热扫描仪、流变仪等设备测定其分散相的粒径分布、热力学性能与流变性能，确定不同组分浓度对乳液性能的影响.
实验结果表明，熔点在6～12℃之间的烷烃或烷烃混合物（石蜡）适用于集中供冷系统传热介质的温度要求，其质量分数应在20%～50%范围内，由此制得的相变乳液储能密度为水在6 K 温度变化范围内的2～6倍；同时乳液的黏度范围在0.01～0.1 Pa·s 之间，而当石蜡质量分数高于50%时，乳液的黏度迅速增加，可达到1～100 Pa·s 。

表面活性剂是决定相变乳液稳定性的关键，采用HLB 值不低于13的非离子型表面活性剂可制得稳定性能良好的乳液。

为了提高乳液的稳定性，表
面活性剂的质量分数应为
1.0%～
2.0%。

由于石蜡分散相的粒径较小，仅为1～10 µm ，在均相成核过程中导致过冷度达到7 K 左右。

为了降低过冷度，加入晶核剂增强异相成核作用，通过加入熔点为54℃的石蜡作为晶核剂，可将乳液的过冷度降低至2 K 以内，并通过实验确定其质量分数应为1.5%～3.0%。

综上所述，采用以上组分及浓度制备的相变乳液储能密度高、过冷度小且具有良好的稳定性，具备了作为传热介质在集中供冷系统中应用的潜力。

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符号说明
c p,p,c p,w——分别为石蜡与水的比热容，kJ·kg−1·K−1
Δh e——某一温度范围内相变乳液的总焓值，即潜热
焓值与显热焓值之和，kJ·kg−1
Δh f,e,Δh f,p——分别为某一温度范围内相变乳液与石蜡的潜
热焓值，kJ·kg−1
Δh p,Δh w——分别为某一温度范围内石蜡与水的显热焓
值，kJ·kg−1
X p, X w——分别为相变乳液中石蜡与水的质量分数，%下角标
e ——相变乳液
p ——石蜡
w ——水
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