相变材料的储热
应用相变材料的散热技术概述
应用相变材料的散热技术概述随着电子产品的不断发展，其性能不断提高，但也带来了更大的散热问题，导致了电子产品的故障率的上升，甚至会引起火灾等严重后果。
因此，高效的散热技术是保证电子产品长期稳定运行的必要条件。
相变材料散热技术是近年来发展起来的一项新技术，由于其高效、环保等优点已经逐渐得到广泛应用。
相变材料可将散热原理利用到极致。
所谓相变材料，就是在一定条件下可以从一个物态变成另一个物态的物质，包括固-固相变、液-液相变、气-气相变以及常见的固-液、液-气相变等。
相变材料具有优异的储存热量能力，即在相变前后材料温度基本不变，但是吸放热量会发生改变，能够通过相变状态来吸收或释放大量热量，从而实现散热的目的。
因此，相变材料散热技术通过相变原理可以实现高能量密度的热量储存和快速、高效的热量释放，尤其适用于需要长时间稳定散热的应用场景。
相变材料散热技术的应用主要分为两类，一类是在散热过程中利用相变材料于吸热和放热的过程来实现热量的传递；另一类是通过改变相变材料的相变状态来控制热量的释放。
这种技术在各个行业中都有着广泛的应用，例如：1.计算机散热：相变材料散热技术被广泛应用于计算机散热领域，例如显卡、内存等设备，能够有效缓解热量过高引发的故障风险。
在散热板的设计中，相变材料通常被嵌入在铜板中，当CPU降温时，相变材料从固态向液态相变，吸收大量热量，然后通过散热风扇将热量传出。
2. LED 照明：相变材料散热技术也可用于 LED 照明散热中，LED 本身能够发出大量的热量，但由于其散热面积小，加之散热条件不良，因此容易出现故障。
相变材料可应用于 LED 的照明灯具中，通过固液相变的过程来实现散热。
当材料从液态向固态相变时，热量会被释放出来，从而起到了散热的目的。
3.汽车散热：汽车引擎的高温问题一直是汽车制造商面临的一个重大挑战。
相变材料散热技术可以应用于汽车散热领域，例如可以应用于发动机冷却水箱中，当水温升高时，相变材料吸收热量，实现散热目的。
相变储能材料在太阳能热水器中的应用及性能变化机理
相变储能材料在太阳能热水器中的应用及性能变化机理太阳能热水器是一种利用太阳能进行供暖和热水制备的设备，在节能环保方面有着巨大的优势。
然而，由于太阳能热水器存在随日夜温差而波动的问题，传统的太阳能热水器需要配备大容量的水箱，不仅造价昂贵，而且占用空间大，影响美观。
为解决这一问题，近年来相变储能材料在太阳能热水器中的应用逐渐增多，这种材料可以有效地吸收白天的热量并在晚上徐徐释放，提高了太阳能热水器的热水供应能力，同时缩小了设备的体积。
相变储能材料指的是那些当温度达到一定点时，会发生物理状态改变的材料，比如蜡状物、金属合金、硅胶等。
当相应的材料温度超过区间时，原状态会迅速改变，释放或吸收能量。
以蜡状材料为例，当白天的太阳辐射照射到相变储能材料上时，材料中的蜡状物质就开始融化，吸收白天太阳所释放的热能。
储存的热量在夜晚等温度降低时开始释放，再凝固成原本的蜡状物，同时释放出储存的热能。
这一过程被称作相变反应。
相变储能材料在太阳能热水器中的应用，其基本原理正是利用相变反应的特点，将相变材料储存热量，作为夜晚供应热水的热源。
具体来说，太阳能热水器通过可拆卸的相变储能模块收集太阳能并将其辐射能够转移至相变材料中。
在降温状态下，相变材料可以逐步地释放尽其储存在其中的热量，供应热水器的需要。
相变储能材料在太阳能热水器中的应用不仅解决了设备占用空间大的问题，同时还可以大幅度缩小设备的容量。
例如，在传统太阳能热水器中，需要配备1-2平的水箱供应大部景仓库的热水使用。
相比之下，太阳能热水器配备相变储能模块后可以达到相同供水能力，却只需要装配1/3到 1/2的水箱容积。
另外，相比较于传统储存热量的方式，相变储能材料具有更显著的吸热和放热效果，热储存效果也更可靠。
当蓝天白云背景下的太阳照射到相变模块时，模块内的相变材料便开始吸收日光能量，快速达到其熔化温度。
当晚上来临时，相变材料便逐步释放储存在其中的热能，这种缓慢的反应过程可以保证热源的持续供应，而不会因热损失而降低夜晚供热水的能力。
相变储热材料
相变储热材料相变储热材料是一种新型的储热材料，具有广泛的应用前景。
相变储热材料是一种可以在物质相变时吸收或释放大量热量的材料。
相变是物质在特定条件下从一种相态转变成另一种相态的过程，如固体到液体的熔化、液体到气体的汽化等。
在相变储热材料中，当物质从低温固体相转变为高温液体相时，吸收的热量被储存起来；当物质从高温液体相转变为低温固体相时，释放的热量被释放出来。
由于相变过程释放或吸收的热量非常大，相变储热材料可以用来储存和释放大量的热能。
相变储热材料具有许多优点。
首先，相变储热材料具有高储能密度。
相变过程释放或吸收的热量很大，使得相变储热材料可以以较小的体积储存和释放大量的热能。
其次，相变储热材料具有长周期的储热能力。
相变储热材料可以多次循环地进行相变和反相变，从而实现长时间的储热和释放。
此外，相变储热材料还具有良好的稳定性和可靠性，可以在不同环境条件下进行储热和释放。
最后，相变储热材料还具有良好的环保性能。
相变储热材料不需要外部能源的输入，可以利用自身的热量储存和释放能量，不会产生二氧化碳等环境污染物。
相变储热材料可以应用于许多领域。
在建筑领域，相变储热材料可以用于建筑物的供暖和降温系统。
通过将相变储热材料嵌入到墙体、地板和天花板等建筑材料中，可以在白天吸收太阳能，并在夜间释放热量，提供舒适的室内温度。
在工业领域，相变储热材料可以用于工业生产的热能储存和回收。
通过利用相变储热材料储存冷却水的热量，在需求高峰时释放热量，可以提高能源利用率和节约能源。
此外，相变储热材料还可以应用于太阳能热电站、电动汽车和储能设备等领域，实现可持续能源的储存和利用。
总之，相变储热材料是一种具有广泛应用前景的新型储热材料。
它具有高储能密度、长周期的储热能力、良好的稳定性和可靠性以及良好的环保性能。
未来，相变储热材料有望在建筑、工业、能源等领域发挥重要作用，实现能源的高效利用和可持续发展。
相变材料及其在温室中的应用
CaCl2·6H2O
Na2SO4·10H2O
2.2有机相变蓄热材料
有机相变蓄热材料主要包括：高分子类相变材料、 脂肪酸、醇类相变材料。
石蜡
作为相变蓄热材料的工业级石蜡是很多碳氢化合物的混合 体，其相变温度可调，且温度范围宽泛，熔点从23～67℃不等， 是有机储热材料中应用最广的相变材料。石蜡相变潜热高，几 乎没有过冷现象、自成核、熔化时蒸汽压力低、不易发生化学 反应且化学稳定性较好、没有相分离和腐蚀性（可以用金属容 器封装）；它还可与支撑材料形成定形相变材料，使其在围护 结构中的应用具有广阔的前景。石蜡的缺点主要是导热系数低， 可能有渗出现象。
相变材料按相变形式分为液-气、固-气、液-液、固-液、 固-固 5种，固-气或液-气变化材料由于相变时体积变化过 大而难以应用于实际，只有固-液、固-固有应用价值 。美 国 Dow化学公司对近两万种相变材料进行了测试，发现 只有1%的相变材料可进一步研究。适合作为温室储热的 相变材料更是少之又少。（？）
右图为采用原位聚合法用三聚氰胺甲醛树脂包覆一种相 变点为24℃相变材料A制得的相变储热微胶囊。
1、对温室相变储热材料的要求：
PCMs 的相变温度必须在植物生长的适宜温；
潜热值大、体积膨胀率小；
PCMs 不能从容器中外泄、长期循环不变质、与建材要相
容；
能在恒定温度下融化及固化，不发生过冷和相分离现象； 具有化学稳定性和低降解性质； 不腐蚀、无毒、非燃、不爆炸； 经济性好。
2、相变材料分类
CaCl2·6H2O的相变温度约在 26～29℃，熔解热为190 kJ/kg，不易分解，价格低，易得，安全无毒。 CaCl2·6H2O 有严重的过冷问题（其过冷度达 20℃）和对湿度的敏感性， 对应用不利。
相变蓄热器工作原理
相变蓄热器工作原理
相变蓄热器是一种利用物质相变时放出或吸收的潜热来储存和释放热量的装置。
其工作原理如下：
1. 相变物质选择：相变蓄热器通常使用具有高潜热值的材料，如蜡状物质或水。
这些物质在特定温度下可以从固态转变为液态，或者从液态转变为气态。
相变材料的选择与所需的储热温度范围密切相关。
2. 蓄热过程：当相变蓄热器与热源接触时，热量通过传导进入相变物质中。
当物质温度升高到其相变温度时，相变物质吸收热量，并在相变过程中发生相变。
在相变过程中，相变材料的温度保持恒定，直到相变完成。
3. 热量储存：在相变过程中，相变物质吸收的热量被储存在其中，成为潜热能量。
由于相变材料具有较高的比热容和潜热值，它能够储存更多的热量而不引起显著的温度变化。
4. 热量释放：当需要释放储存的热量时，相变蓄热器与热源隔离，使其与环境重新接触。
此时，环境的较低温度导致相变物质发生逆相变，将潜热能量释放为热量，升温到环境温度。
5. 循环储热：相变蓄热器可循环地储存和释放热量。
一旦释放完储存的热量，相变蓄热器可以通过再次与热源接触来重新蓄热，形成循环过程，实现长时间的热能储存和释放。
相变蓄热器利用相变过程中的潜热特性，实现高效的热量储存
和释放，广泛应用于建筑暖通系统、太阳能热水供应系统、工业炉窑等领域，以实现能源的有效利用和节能减排的目标。
主查三类相变蓄热材料
主查三类相变蓄热材料相变蓄热材料主要分三类，无机PCM类，有机PCM类，复合PCM类，我将一一举例。
材料1:石蜡相变蓄热材料（有机PCM类主要是石蜡，醋酸，和其他有机物）通式错误！未找到引用源。
石蜡为非晶体，没有固定溶沸点。
但石蜡主要由直链烷烃混合而成，烷烃熔点一般为52错误！未找到引用源。
，潜热值190kj/kg。
优点：相变潜热高，几乎没有过冷现象，融化时蒸汽压力低，不易发生化学反应且化学稳定性较好，自成核，没有分离现象和腐蚀性，价格低。
缺点：导热系数低一般可以将几种石蜡进行混合，得到不同熔点的石蜡混合物，使石蜡相变材料的相变温度为17到49度，相变潜热值为190Kj/kg.材料2：高温熔盐相变蓄热材料（无机PCM类主要有结晶水合盐类，熔融盐类，金属或合金类等）一般为氟盐及其共晶化合物，如：NaF,LiF等。
（上方图片最后一项为导热系数）注意事项：盐类蓄热材料有一定的腐蚀性，所以容器材料必须用耐腐蚀的高温合金材料。
缺点：1，由液相转变为固相时有明显的体积收缩，2.热导率低材料3：复合PCM类。
近年来，复合相变储热材料应运而生，它既能有效克服单一的无机物或有机物相变储热材料存在的缺点，又可以改善相变材料的应用效果以及拓展其应用范围。
因此，研制复合相变储热材料已成为储热材料领域的热点研究课题。
但是混合相变材料也可能会带来相变潜热下降，或在长期的相变过程中容易变性等缺点。
该复合型相变蓄热材料由石蜡和硬脂酸按一定质量比混合而成，具体做法见下图。
当蓄热材料样品质量为3.186mg时，该材料的起始融化温度为48.522度，峰值融化温度为53.496度，融化潜热为163.576J/g;起始凝固温度为51.089度，峰值凝固温度为50.526度，凝固潜热163.062J/g。
相变材料对储热系统换热速率的影响
统最大理论蓄 / 释功率 Φ ｍａｘ ( Ｗ) ꎬ蓄热为正值ꎬ释
热为负值:
碳基微纳米材料因其具有高导热系数的固有特性
常被用 于 改 善 ＰＣＭｓ 的 导 热 性ห้องสมุดไป่ตู้能 且 效 果 明 显.
１２９３
Φ ｍａｘ ＝ ｍｃ ｐＨＴＦ ( ｔ ｉｎ － ｔ ｍ ) .
ｓｔｏｒａｇｅ ｓｙｓｔｅｍꎬ ａｎｄ ｐｈａｓｅ ｃｈａｎｇｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅꎬ ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ｅｎｅｒｇｙ ｓｔｏｒａｇｅ ｄｅｎｓｉｔｙ ｏｆ
ＰＣＭｓ ａｒｅ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ ｍｏｓｔ ｃｒｉｔｉｃａｌ ｆａｃｔｏｒｓ ｆｏｒ ｓｅｌｅｃｔｉｎｇ ＰＣＭｓ. Ｔｈｅｓｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｋｅｙ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ
ｒ ＰＣＭ ＝
相变潜热过程. 引入换热器的换热效能
(７)
由图 １ａ 可知ꎬ单元热阻 Ｒ ｉｔ 与系统热阻 Ｒ ｔ 为
并联的关系ꎬ因此可得系统总热阻:
分析ꎬ可忽略 ＰＣＭｓ 显热影响ꎬ只考虑 ＰＣＭｓ 系统
[１８ － １９]
ｒ ＰＣＭ
１
ｌｎ
.
２πλ ＰＣＭ Ｌ
ｒ０
ꎬ它
Copyright©博看网. All Rights Reserved.
对储热系统换热速率的影响效果进行综合分析ꎬ
从而在工程应用上对这三大因素进行综合衡量选
取给予指引和帮助.
本文通过常用的管壳式结构的储热系统作为
研究对象ꎬ引入常用的热阻模型 [１７] 简化进行分析
比较ꎬ说明导热系数、相变温度及储能密度对管壳
因此本文引入热阻模型方法对相变过程中的热阻
相变储热材料在供暖地板中的热特性分析
热地板表面达到同样温度所用时间的对比关系。 对于电加热情况，
法直接以温度为待求变量． 但必须跟踪液相的界面， 而且一般用于 电缆管的外径也为 ２ ０ ｍ ｍ ， 在其他条件相同下， 不同电功率加热时 相变温度为一点的理想相变材料； 热焓法以温度和焓为待求变量， 得到含有这两个变量的能量方程， 再由 相变材料的温度与焓之间
模 拟 贮热 介 质在 曲边 边 界 条件 下 、 受 不 同的 热 边 界 条件 的作 用 ， 探 讨 不 同的 管 间距 布 置 、 不 同 的地 板 覆盖 层 和 不
同供 热 工况 等 各种 因素 对 储 能地 板 热 性 能及 储 热效 果 的 影 响规 律 。
关键词 ： 相 变传 热 相 变材 料 储能 采 暖 地板
中具有国际水平 ， 自动化程度高， 可以提高收率 ， 能够稳定产
材料是通过固液相变进行能量储存和释放的． 储能时材料为液 态， 为防止 Ｐ Ｃ Ｍ融化时泄漏和对混凝土建材的腐蚀， 将其进行
封装。 加热盘管直接置于基层的保温层上， 封装的 Ｐ Ｃ Ｍ填充在
加热管周围， 其上为地面覆盖层。 加热时， 热量输送到地板的相
三、 结束语
二、 相变储 热材料 采暖计 算模 型
１ ． 采 暖结构
近年来 ， 有些科研单位试验在 Ｏ Ｄ Ａ生产过程中直接使用
氢气与 ４ ， ４ 一 二硝基二苯醚进行还原反应的新工艺 。已经中试 成功。 本厂经过充分论证认为： 该加氢技术用在 Ｏ Ｄ Ａ生产过程
图 １ 储 热地 板 结 构 图
含有内热源（ 如电缆管或通热水的盘管） 的相变贮能采暖 品质量和提高产量， 降低劳动强度， 进一步减少三废。 本厂已 地板结构见图 １ 。 地板用相变储能材料是相变温度为 ２ ９ ℃左右 经开始引进该项技术 的一种水合盐材料——Ｔ Ｈ ２ ９ ℃储热封装模块材料。由于相变
定形相变材料储热性能和强化传热研究进展
定形相变材料储热性能和强化传热研究进展
李琳;王宇;张凯
【期刊名称】《化工新型材料》
【年(卷),期】2024(52)6
【摘要】潜热蓄热技术被视为缓解能源供需矛盾的有效措施,其利用相变材料在相变过程中吸热/放热来实现能量的存储和释放,在建筑节能、温室控温、调温服装等领域具有极大的应用潜力。
归纳了定形相变材料的种类和特点,对多孔基相变材料、微胶囊相变材料和聚合物基相变材料等制备技术及储热性能的研究进展进行了综述,分析了定形相变材料制备过程中存在的问题,介绍了定形相变材料的强化传热方法,
最后讨论了今后研究工作的重点并展望了定形相变材料的发展前景。
【总页数】6页(P7-11)
【作者】李琳;王宇;张凯
【作者单位】宿迁学院建筑工程学院;江苏省装配式建筑与智能建造工程研究中心【正文语种】中文
【中图分类】TB34
【相关文献】
1.基于孔尺度的泡沫金属强化相变储热材料传热性能数值模拟
2.多孔基定形复合相变材料传热性能提升研究进展
3.多孔炭基定形相变储热材料的研究进展
4.基于相
变材料的储热器及其传热强化研究进展
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
相变储热材料的种类_应用及展望
目前对国内外相变材料（!"#$%&’"()*%+,(-%./(0，!’,）储热性能的研究越来越多，相变材料有独特的潜热性能：它在其物相变化过程中，可以从环境吸收热（冷）量或向环境放出热（冷）量从而达到热量储存和释放的目的。
利用此特性不仅可制造出各种提高能源利用率的设施，同时由于其相变时温度近似恒定，可以用于调整控制周围环境的温度，并且可以多次重复使用123。
从现在应用普遍程度来看，相变储热材料主要使用的是固液相变储热材料和固固相变储热材料。
固液相变材料主要优点是价廉易得。
但是固液相变储热材料存在过冷和相分离现象，会导致储热性能恶化，易产生泄露、污染环境、腐蚀物品、封装容器价格高等缺点。
固固相变材料在发生相变前后固体的晶格结构改变而放热吸热143，与固液相变材料相比，固固相变材料具有更多优点：可以直接加工成型，不需容器盛放。
固固相变材料膨胀系数较小，不存在过冷和相分离现象，毒性腐蚀性小，无泄露问题。
同时组成稳定，相变可逆性好，使用寿命长，装置简单。
固固相变材料主要缺点是相变潜热较低，价格较高153&。
67&相变储热材料的分类686&固—液相变储热材料68686硫酸钠类硫酸钠水合盐（9(:;<=>?:<）的熔点5:8=’，溶解潜热:@A8BCD*，它具有相变温度不高、潜热值较大两个优点。
硫酸钠类储热剂不仅储热量大，而且成本较低，温度适宜，常用于余热利用的场合。
然而十水硫酸钠在经多次熔化—结晶的贮放热过程后，会发生相分离，为了解决这个问题，可加入防相分离剂1=3。
6868:醋酸钠类三水醋酸钠的熔点是@B8:’，熔解热:@A8BCE*，属于中低温储热材料。
三水醋酸钠作为储热材料，其最大的缺点是易产生过冷，使释热温度发生变动，通常要加入防过冷剂1=3。
为防止无水醋酸钠在反复熔化—凝固可逆相变操作中析出，还要加入明胶、树胶或阳离子表面活性剂等防相分离剂。
相变材料储热量计算
相变材料储热量计算以相变材料储热量计算为标题，本文将介绍相变材料的基本概念及其在储热领域的应用。
相变材料是一种特殊的材料，具有在特定温度范围内进行相变的能力，可将热能在相变过程中吸收或释放。
这使得相变材料成为一种理想的储热材料，被广泛应用于太阳能热水器、暖通空调系统和储能设备等领域。
相变材料的储热原理是利用其固液相变或液气相变的特性，通过吸热或放热来实现热能的储存。
在相变材料的相变过程中，当温度升高或降低到相变温度时，材料的状态会发生改变，从而吸收或释放热量。
相变材料的储热量与其相变时的温度变化、质量、热容等参数相关。
相变材料的储热量计算需要考虑以下几个关键因素。
首先是相变温度，即相变材料进行相变的温度范围。
不同的相变温度可以满足不同的储热需求。
其次是相变热，即单位质量相变材料在相变过程中吸收或释放的热量。
相变热是决定储热性能的重要参数，通常通过实验测定获得。
相变热的大小与相变材料的种类和纯度有关。
此外，还需要考虑相变材料的质量和热容，这两个参数也会影响储热量的大小。
在实际应用中，通过对相变材料的储热量进行计算，可以评估其在不同工况下的储热性能。
计算储热量的方法可以采用传热学的原理，根据能量守恒定律和传热方程进行推导。
具体而言，可以利用储热材料的质量、热容和相变热来计算储热量。
例如，对于相变材料在相变过程中吸热的情况，可以使用以下公式进行计算：储热量 = 质量× 热容× 相变热其中，质量是相变材料的质量，热容是相变材料的热容，相变热是相变材料的相变热。
通过该公式，可以定量地计算出相变材料在相变过程中吸收或释放的热量。
除了计算储热量，还可以通过实验方法来测定相变材料的储热性能。
实验方法通常包括热量测定、温度测定和相变温度测定等步骤。
通过实验测定，可以获取相变材料在相变过程中的温度变化和相变热，从而评估其储热性能。
相变材料作为一种理想的储热材料，具有广泛的应用前景。
通过计算相变材料的储热量，可以评估其在不同工况下的储热性能，为相变材料的设计和选择提供参考。
无机相变储热材料
无机相变储热材料的探究赵程程武汉大学化学与分子科学学院 2010级化类一班摘要：介绍Na2SO4·10H20用作相变材料的储能特性，综述了针对Na2SO4·10H20过冷和相分离现象的解决方法以及Na2S04·lOH20某些共晶盐的研究。
关键词：相变材料、十水硫酸钠、共晶盐、过冷相分离引言：Na2S04·10H20是一种典型的无机水合盐相变储能材料。
它属于低温储热材料，有较高的潜热(254kJ／kg)和良好的导热性能、化学稳定性好、无毒、价格低廉，是许多化工产品的副产品，来源广，因合适的相变温度，能用于贮存太阳能、各种工业和生活废热，与其它无机盐(如NaCI)形成的低共熔盐的相变温度可控制在20～30"C范围内。
因此Na2S04·10H20以其优越的性能，成为很具吸引力的储热材料。
实验原理：1.Na2S04·10H20的相变储热循环过程为：Na2S04·10H20(S)+饱和溶液=Na2SO4·10H2O（l）2.过冷：即液相的水溶液温度降低到其凝固点以下仍不发生凝固。
这样就使释热温度发生变动。
在其储热后由结晶态变为液态时，因过冷不结晶就不能释放出所储存的潜热，而且由于过冷，液体随温度降低粘度不断增加，阻碍了分子进行定向排列运动，从而使其在过冷程度很大时形成非晶态物质，相应减小相变潜热。
3.相分离：即指结晶水合盐在使用过程中的析出现象。
当(AB·mH20)型无机盐水合物受热时，通常会转变成含有较少摩尔水的另一类型AB·pH20的无机水合盐，而AB·pH20会部分或全部溶解于剩余的水中。
加热过程中，一些盐水混合物逐渐地变成无水盐，并可全部或部分溶解于水(结晶水)。
若盐的溶解度很高，则可以全部溶解，但如果盐的溶解度不高，即使加热到熔点以上，有些盐仍处在非溶解状态，此时残留的固态盐因密度大沉到容器底部而出现固液相分离。
相变蓄热材料综述
相变虚热材料综述蓄热技术是提高能源利用效率和保护环境的重要技术，可用于解决热能供给与需求失配的矛盾，在太阳能利用、电力“移峰填谷”、废热和余热的回收利用以及工业与民用建筑和空调的节能等领域具有广泛的应用前景，是世界范围内的研究热点．目前，主要的蓄热方法有显热蓄热、潜热量级，而且放热温度恒定，但其储热介质一般有过冷、相分离、易老化等缺点。
一相变蓄热材料的分类根据相变种类的不同，相变蓄热一般分为四类:固一固相变、固一液相变、液一气相变及固一气相变。
由于后两种相变方式在相变过程中伴随有大量气体的存在，使材料体积变化较大，因此尽管它们有很大的相变热，但在实际应用中很少被选用，固一固相变和固一液相变是实际中采用较多的相变类型。
根据材料性质的不同，一般来说相变蓄热材料可分为:有机类、无机类及混合类相变蓄热材料。
其中，石蜡类、脂酸类是有机类中的典型相变蓄热材料;结晶水合盐、熔融盐和金属及合金等是无机类中的典型相变使未融化的一部分晶体作为成核剂，这种方法文献上称为冷指(Cold finger)法，虽然操作简单，但行之有效∞J．为了解决相分离的问题，防止残留固体物沉积于容器底部，人们也研究了一些方法，一种是将容器做成盘状，将这种很浅的盘状容器水平放置有助于减少相分离；另一种更有效的方法是在混合物中添加合适的增稠剂，防止混合物中成分的分离，但并不妨碍相变过程。
有机相变材料主要包括石蜡，脂肪酸及其他种类．石蜡主要由不同长短的直链烷烃混合而成，可用通式C。
H抖：表示，可以分为食用蜡、全精制石蜡、半精制石蜡、粗石蜡和皂用蜡等几大类，每一类又根据熔点分成多个品种．短链烷烃的熔点较低，随着碳链的增长，熔点开始增长较快，墨、陶瓷、膨润土、微胶囊等．膨胀石墨是由石墨微晶构成的疏松多孔的蠕虫状物质，它除了保留了鳞片石墨良好的导热性外，还具有良好的吸附性[1引．陶瓷材料有耐高温、抗氧化、耐化学腐蚀等优点，被大量地选做工业蓄热体．主要的陶瓷材质有石英砂、碳化硅、刚玉、莫来石质、锫英石质和堇青石质等．膨润土有独特的纳米层问结构，采用“插层法”将有机相变材料嵌入其层状空间，制备有机／无机纳米复合材料，是开发新型纳米功能材料的有效途径，微胶囊相变材料口阳是用微胶囊技术制备出的复合相变材料。
基于相变材料的储热器及其传热强化研究进展
基于相变材料的储热器及其传热强化研究进展摘要：能源是人类文明进步的基础和动力，有关国家的生计和国家安全对于促进经济和社会发展至关重要。
能源的开发和利用促进了人类社会的发展和全球经济的繁荣，但也对人类生存所依赖的环境造成了严重破坏。
为促进人类全面生态文明建设和中国的可持续发展，中国向联合国大会发表了相关声明:力争到2030年达到二氧化碳排放高峰，力争到2060年实现碳中和。
实现零排放目标需要对中国目前的能源体系进行重大改革。
根据中国能源基金会发表的《2020年中国碳中和报告》，中国实现零碳净排放量的道路必须基于五项战略:可持续能源消费、电力部门碳中和、最终能源部门电气化、低碳燃料转换关键词：相变储热；储热器件；结构优化；传热强化引言利用清洁可再生的太阳能是解决环境污染和能源紧缺的途径之一。
然而，太阳能的间歇性和时空分布不均匀性易造成能源供需不匹配的问题。
储热（ThermalEnergy Storage,TES）技术能够缓解上述不足。
相较于显热储热（Sensible Heat Therma lEnergy Storage，SHTES）系统，采用相变材料（Phase Change Material,PCM）储热的潜热储热（Latent Heat Thermal Energy Storage，LHTES）系统具有储热密度大、储热过程几乎恒温、系统占地面积小等特点，被广泛应用于太阳能集热、绿色建筑、电子器件冷却、冷链运输等领域。
1相变储热器件结构分类目前来说，基于LHS的研究主要分为3个方面：一是使用高导热添加剂和多孔介质来增强PCM的导热性；二是改善传热流体(heattransferfluid，HTF)和PCM之间传热均匀性；三是储热器件层面的传热强化。
增强PCM的导热性主要是通过复合不同种类的PCM，提升复合材料的导热性能，拓宽PCM使用范围。
总结了LHSS中PCM强化技术的最近进展，目前国内外主要研究将高导电材料/颗粒用于PCM中，进而增加PCM的导热性，除此以外，级联布置PCM和复合多种PCM也是强化技术的热门研究方向。
相变储热材料的储热容量
相变储热材料的储热容量在我们日常生活中，有一种神奇的材料，简直像是小魔法一样，那就是相变储热材料。
这玩意儿听起来有点复杂，但其实挺简单的。
想象一下，冬天的时候，你窝在沙发上，外面冷得像个冰窖。
你最希望的是什么？当然是有一块可以储热的材料，能够把这寒冷打败。
相变储热材料就是这么一种奇妙的存在。
它的储热容量，就像是一个能量的海洋，可以源源不断地给我们提供温暖。
说到储热容量，这个词可能让人觉得有点高大上，其实就是材料能储存多少热量。
像是你的电池，如果电量满满，那就可以用得更久。
相变储热材料的工作原理也差不多，它们在温度变化的时候，可以通过相变来吸收或释放热量。
比如说，有些材料在升温的时候会从固态变成液态，哗啦啦就把热量储存起来，而在降温的时候又能变回固态，释放热量。
就像是在做一道魔法，热量就被吸引到它的怀抱里，等到需要的时候，再把温暖送出来，简直是一种贴心的小帮手。
你可能会问，这玩意儿有啥用呢？应用可多了！在建筑中，使用相变储热材料可以调节室内温度，让你四季如春。
想象一下，夏天的时候，太阳火辣辣的照射，房间却依旧凉爽，这可真是太让人羡慕了。
而冬天，你的家却温暖如春，外面再冷也无所谓。
真的是居家旅行，必不可少的好伙伴呀！不仅如此，相变储热材料还在很多地方大显身手。
比如说，在可再生能源领域，太阳能储存方面，这玩意儿简直就是救世主。
太阳能电池板白天吸收了大量的阳光，可是一到晚上，电就没了。
这时候，如果搭配上相变储热材料，就能将白天的热量储存起来，晚上继续用，避免浪费。
真是一举两得，经济又环保。
再说说相变储热材料的种类，真是五花八门，各有千秋。
像是石蜡、盐水溶液、甚至一些有机材料，都能发挥出它们的储热特性。
每种材料都有它的最佳使用温度范围，简直是各显神通。
有的材料更适合用在高温环境，有的则在低温下表现优异。
就像是每个人都有自己擅长的领域一样，找到合适的材料，才能发挥出最大的效果。
研发这些材料的过程中，科学家们可是费了不少劲儿。
相变熔盐 储热技术
相变熔盐储热技术相变储热是利用物质相变的温度激活作用，将热能向储能材料中储存，实现热能的转换和储存。
相变材料是一种可以在温度变化时吸收或放出大量潜热的物质，它具有高能量密度、重量轻、空间占用小等优点，是最适合用来储存和回收热能的材料之一。
相变材料的储热原理是，当相变材料从固体相变为液体或气体时，物质就会吸收额外的热量，在熔融和蒸发过程中释放的潜热较大。
相变热的储热效果比普通的高温储热器具有更高的效率。
相变熔盐储热技术是一种将相变热和盐的化学储热进行结合的技术，其优点在于可以将高能量密度的相变材料与盐的稳定性相结合，因此具有更高的储能密度和更长的使用寿命。
在相变熔盐储热系统中，相变材料被嵌入到盐中，在储热过程中固化，当需要释放储存的热能时，相变材料就会迅速融化并释放出大量潜热。
在这个过程中，盐也会被加热，在相变材料的熔化过程中扮演着传热的角色，将热量传递到整个储能系统中。
在未来，相变熔盐储热技术有望变得越来越重要。
研究人员正在努力开发新的相变材料和盐，以便将储能密度和储存寿命进一步提高。
他们还在探索如何将该技术应用于其他领域，例如家庭储能、工业生产以及火车和汽车动力系统。
相信随着技术的进步和不断的探索，相变熔盐储热技术将会在未来发挥更大的作用，为人类提供更加可持续、高效的能源储存解决方案。
除了太阳能发电领域，相变熔盐储热技术还有许多在其他领域的应用。
在建筑中，该技术可以被用来存储建筑冬季的夜间供暖能源，以便在白天释放出来保持室内温暖，从而降低暖气系统的依赖程度。
相变熔盐储热技术还可以被用于电动汽车和火车等交通工具的动力系统中。
由于在短时间内需要大量能量，因此快速而高效的储能和释放是必不可少的。
相变熔盐储热技术可以提供高能量密度和短时高功率释放的特性，为电动交通工具提供持续的动力。
在工业生产中，相变熔盐储热技术也可以被用作高功率储能设备。
许多生产过程需要大量的热能，并且需要在短时间内快速提供能量来满足生产需求。
水合盐相变储热和吸附储热
水合盐相变储热和吸附储热
水合盐相变储热和吸附储热是两种不同的储热技术。
水合盐相变储热技术是利用相变材料（PCMs）在相变过程中产生的潜热进行能量的储存和释放。
这种技术可以实现能源的节约与综合梯度利用，因此被认为是一种有效的技术手段。
水合盐作为相变储能技术的材料，具有许多优点。
首先，它的价格相对便宜，这使得它在商业应用中具有竞争力。
其次，它的体积蓄热密度大，这意味着在相同的空间内可以储存更多的热量。
此外，水合盐的相变潜热大、熔点固定、热导率大等特点，使其在太阳能利用、建筑节能、冷藏物流链、电力系统调峰、余热回收、采暖空调及家用电器等领域都有广泛的应用前景。
然而，水合盐化学吸附体系，主要包括卤盐-水和硫酸盐-水体系，虽然具有较高的储热密度，但在实际应用中存在一些问题。
例如，在化学吸附储热系统中使用时，水合盐可能会发生潮解现象，导致反应器腐蚀或膨胀结块，进而降低系统的动力学性能。
这些问题在一定程度上限制了水合盐化学吸附储热的广泛应用。
水合盐相变储热和吸附储热各有千秋。
相变储热技术利用水合盐的相变特性实现能量的高效储存和释放，适用于多种领域；而化学吸附储热虽然存在一些技术挑战，但其高储热密度特点仍使其在特定场景中有一定的应用潜力。
在实际应用中，可以根据具体的情况选择合适的储热技术。
例如，在需要大规模储存和释放能量的场景中，相变储热技术可能更为合适；而在空间受限且需要高能量密度的场景中，化学吸附储热技术则可能更有优势。
随着技术的不断进步和研究的深入，相信这两种储热技术都将在未来的能源储存和利用领域发挥越来越重要的作用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
相变材料的储热
摘要:热能储存可以通过蓄热材料的冷却、加热、熔化、凝固。
气化、化学反应等方式实现。
它是一种平衡热能供需和使用的手段。
热能储存按储热方式可分为三类，即显热储能、潜热储能和化学反应储热。
关键词：相变;储热;复合材料;
引言：相变材料（PCM）在其本身发生相变的过程中，可以吸收环境的热（冷）量，并在需要时向环境放出热（冷）量，从而达到控制周围环境温度的目的。
相变储能技术通过相变材料相变时吸收或放出大量热量以达到能量存储的目的，是常用于缓解能量供求双方在时间、强度及地点上不匹配的有效方式。
正文
一、相变储热材料应用的意义
当今社会能源短缺及环境污染成为我们所面临的重要难题。
开发利用可再生能源对节能和环保具有重要的现实意义。
发展热能存储技术尤为重要，热能存储就是把通过一定的方式把占时应用不到应用不完的多余的热和废热存储起来，适时还可以另作他用。
该技术在太阳能的利用、电力的“移峰填谷”、气废热和余热的回收利用、工业与民用建筑和空调的节能等领域具有广泛的应用前景，目前已成为世界范围内的研究热点。
二、相变储能材料分类及材料的选择
1、相变储热材料的分类
（1）从材料的化学组成来看，主要分为无机相变材料和有机相变材料。
无机相变材料包括结晶水合盐、熔融盐和金属合金等无机物。
与无机类相变储能材料相比，有机类相变储能材料具有无过冷及析出，性能稳定，无毒，腐蚀等优点。
其中石蜡类相变潜热量大、相变温度范围广、价格低，所以在相变储能材料的研究使用中受到广泛的重视。
但石蜡类相变储能材料热导率较低，也限制了其应用范围。
为有效克服石蜡类有机化合物相变储能材料的缺点，同时改善相变材料的应用效果及拓展其应用范围，复合相变储能材料应运而生。
复合相变材料由较稳定的有机化合物和具有较高导热系数的无机物颗粒制备而得，因而复合相变材料具有稳定的化学性质，无毒无腐蚀性或毒性和腐蚀性小。
同时它的导热能力较有机物有较大的改善。
（2）从蓄热过程中材料相态的变化方式来看，分为固-液相变、固-固相变、固-气相变和液-气相变四类。
由于后两种相变方式在相变过程中伴随着大量气体的产生，是材料的体
积变大，因此尽管它们有很大的相变能，但在实际应用中很少被选用。
（3）根据使用温度范围的不同，相变材料又可分为中、低温相变储热材料，高温相变储热材料。
一般使用温度高于100℃的相变储热材料称为高温相变储热材料。
以熔融盐、氧化物和金属及其合金为主。
使用温度低于100℃为中、低温相变储热材料，这类相变材料以水合盐、石蜡类、脂酸类为主，在低温类中也有利用液-气相变型的，如液氮、氦。
2、相变储热材料的选择
（1）合适相变温度；
（2）较大的相变潜热；
（3）合适的导热性能；
（4）性能稳定，可反复使用而不发生熔析和副反应；
（5）相变的可逆性，过冷度要尽量小；
（6）符合绿色化学要求:无毒、无腐蚀、无污染；
（7）使用安全、不易燃。
易爆或氧化；
（8）蒸汽压要低使之不易挥发损失；
（9）材料密度较大，从而确保单位体积储热密度较大；
（10）体积膨胀较小；
（11）成本低廉，原料易得。
实用型的相变储热材料需要满足以上各项基本原则，但选用时也可以结合实际的应用情况，在满足主要条件之下，采用一定的技术和手段来克服其缺点和不足。
三、相变储能材料的价值及应用前景
相变储能材料在许多领域具有应用价值，包括太阳能利用、电力调峰、废热利用、跨季节储热和储冷、食物保鲜、建筑隔热保温、电子器件热保护、纺织、服装、农业等。
1在太阳能方面的应用
太阳能清洁、无污染，而且取用方便。
利用太阳能是解决能源危机的重要途径之一。
但是到达地球表面的太阳辐射能量密度偏低，且受到地理、季节、昼夜及天气变化等因素的制约，表现出稀薄性、间断性和不稳定性等特点。
为了保证供热或供电装置的稳定不问断的运行，需要利用相变储能装置，在能量富裕时储能，在能量不足时释能。
2工业余热利用
在冶金、玻璃、水泥、陶瓷等部门都有大量的各式高温窑炉，它们的能耗非常之大，但热效率通常低于30％，节能的重点是回收烟气余热。
传统的做法是利用耐火材料的热熔变
化来储热，这种储热设备的体积大、储热效果不明显。
如果改用相变储热系统，则储热设备体积可减小30％～50％，同时可节能15％～45％，还可以起到稳定运行的作用3在建筑方面的应用
有关资料显示，社会一次能源总消耗量的1／3用于建筑领域。
提高建筑领域能源使用效率，降低建筑能耗，对于整个社会节约能源和保护环境都具有显著的经济效益和社会影响。
利用相变储能建筑材料可有效利用太阳能来蓄热或电力负荷低谷时期的电力来蓄热或蓄冷，使建筑物室内和室外之间的热流波动幅度减弱、作用时间被延迟，从而降低室内的温度波动，提高舒适度，以及节约能耗。
4 相变储热材料在其他领域的应用前景
相变储热材料有着优异的储能性能，如果这种性能能利用到电池当中去，就会引起电池的一场变革。
现在用的电池不管是一次性电池还是可充式电池，都是利用化学反应来实行放电和充电的。
化学电池中含有大量的重金属，电池废弃后如处理不当，会对环境人的身体健康造成很大的危害。
相变材料大多为无机非金属材料制成，这类材料无害无毒非常适合用来制造绿色电池。
四、相变储能材料的制备及性能
相变储热时，通常将相变材料封装在具有一定形状和体积的容器中，构成一个储热单元。
然后由多个独立的储热单元组成不同性能和用途的储热系统。
目前制备相变材料的方法主要有以下几种: 基体材料封装相变材料法；基体和相变材料熔融共混法；混合烧结法。
封装相变材料法就是把基体材料按照一定的成形工艺制备成微胶囊、多孔或三维网状结构, 再把相变材料灌注于其中或把载体基质浸入熔融的相变材料中。
其中微胶囊化技术包括界面聚合法和原位聚合法: ⑴界面聚合法是将两种反应单体分别存在于乳液互不相溶的分散相和连续相中,而聚合反应是在相界面上发生的。
这种制备微胶囊的工艺优点为: 可以在常温下操作, 而且方便简单、效果好。
缺点: ①对壁材要求较高,被包覆的单体要有较高的反应活性; ②制备出的微胶囊夹杂有少量未反应的单体; ③界面聚合形成的壁膜的可透性一般较高, 不适于包覆要求严格密封的芯材等。
⑵原位聚合法的技术特点是: 单体和引发剂全部置于囊心的外部且要求单体可溶,而生成的聚合物不溶,聚合物沉积在囊心表面并包覆形成微胶囊。
基体和相变材料熔融共混法。
利用相变物质和基体的相容性, 熔融后混合在一起制成组分均匀的储能材料。
此种方法比较适合制备工业和建筑用低温的定形相变材料, Inaba H等
人通过熔融共混法成功地制备出石蜡/ 高密度聚乙烯定形相变材料, 并探讨了这种材料在建筑节能中的应用。
混合烧结法。
这种方法首先将制备好的微米级基体材料和相变材料均匀混合, 然后外加部分添加剂球磨混匀并压制成形后烧结, 从而得到储能材料。
这种方法通常用于制备用于高温的相变储能材料。
中低温复合相变储热材料的制备与性能
中低温复合相变储热材料的制备方法主要为渗熔法。
不过对于不同形式的基体，采取的具体步骤不同。
石蜡多空石墨基蓄热复合材料的制备是将膨胀的石墨粉末装入铝模，加压后获得具有所需体积密度的的多孔石墨，然后将多孔石墨基浸入熔融石蜡放置足够的时间，取出冷却，制成复合产品。
成品的性能和熔浸时间和多孔石墨的体积密度有关系
熔浸率随着熔浸时间的增长而增长，初始200s内增长速度很迅速以后随着时间的增长而较慢。
熔浸率还随着多孔石墨基的密度升高而降低。
石蜡石墨基储热复合材料的热导率远大于相变石蜡的热导率与纯多空石墨相当。
石蜡聚乙烯蓄热复合相变材料的制备及性能
石蜡聚乙烯蓄热复合相变材料以石蜡为相变材料，高密聚乙烯为支持材料。
首先在高于高密聚乙烯熔点的温度下，将两种材料熔化、混合。
然后将混合物冷却，温度控制在高密聚乙烯的熔点及石蜡的熔点之间。
高密聚乙烯开始凝固，而石蜡仍为液态并保持在三维网状结构的高密乙烯中。
结论：相变储热材料有着优异的储热性能，这一性能在能源的利用上有着广阔的前景。
相变储热材料大多数为无机非金属材料，原料易得，易于制备，无污染，是一种良好的绿色资源。
随着能源的短缺，各国都在努力提高资源利用率和寻找可再生的绿色能源。
相变材料开始受到人们的重视，相变材料在太阳能，工业余热利用，绿色建筑，航天航空领域有着广泛的应用。
随着对相变材料研究的深入，相变材料会应用在更多的领域。
参考文献
王华，王胜林，饶文涛.高性能复合相变材料的制备与蓄热燃烧技术.北京:冶金工业出版社.2006.3-127
宫秀敏.相变理论基础及应用.武汉：武汉理工大学出版社.2004.8-85
徐祖耀.相变原理.北京：科学出版社.1998.1-90。