相變蓄熱材料

精品1文獻(xiàn)綜述相變蓄熱材料相變蓄熱材料的研究背景隨著全球能源形勢的日益緊張，節(jié)能與環(huán)保受到世界各國越來越多的重視。但是由于能源的供給與需求具有較強(qiáng)的時(shí)間性和空間性， 在許多能源利用系統(tǒng)中（如太陽能系統(tǒng)、建筑物空調(diào)和采暖系統(tǒng)、冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)、余熱廢熱利用系統(tǒng)等）存在著供能和耗能之間的不協(xié)調(diào)性（失配），從而造成了能量利用的不合理性和大量浪費(fèi)。例如：在不需要熱時(shí)，卻有大量熱的產(chǎn)生，有時(shí)候供應(yīng)的熱卻有很大一部分作為余熱被損失掉，這些都需要一種類似于儲(chǔ)水池儲(chǔ)水一樣的物質(zhì)把熱量儲(chǔ)存起來，需要時(shí)再釋放出來，這樣的物質(zhì)稱為熱能儲(chǔ)存材料 （蓄熱材料）。人們對蓄熱材料，特別是相變蓄熱材料的認(rèn)識(shí)和研究是近幾十年的事情。二十世紀(jì)二十年代以來，特別是七十年代能源危機(jī)的影響，相變蓄熱的基礎(chǔ)和應(yīng)用技術(shù)研究在發(fā)達(dá)國家迅速崛起，并得到不斷的發(fā)展，日益成為受人重視的新材料。在太陽能利用、電力的“削峰填谷”、廢熱和余熱的回收利用以及工業(yè)與民用建筑采暖與空調(diào)的節(jié)能領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，近年來已成為世界范圍的研究熱點(diǎn)。相變儲(chǔ)能材料作為儲(chǔ)能技術(shù)的基礎(chǔ)，在國內(nèi)外得到了極大的發(fā)展。相變蓄熱材料的分類根據(jù)蓄熱材料的化學(xué)組成分類（1）無機(jī)相變材料主要包括結(jié)晶水合鹽、熔融鹽、金屬或合金。結(jié)晶水合鹽感謝下載載精品通常是中、低溫相變蓄能材料中重要的一類，價(jià)格便宜，體積蓄熱密度大，熔解熱大，熔點(diǎn)固定，熱導(dǎo)率比有機(jī)相變材料大，一般呈中性，且工作溫度跨度比較大，更重要的是可在高溫下進(jìn)行蓄熱。例如KNO3-NaNO3熔鹽、K2CO3-Na2CO3熔鹽、CaC126H2。、Na2HPO412H2O、Na2CO310H2O、NazSO45H2O等[1]。但其在使用過程中會(huì)出現(xiàn)過冷、相分離等不利因素，嚴(yán)重影響水合鹽的廣泛應(yīng)用[2-3]0(2)有機(jī)相變材料主要包括石蠟，脂肪酸、某些高級(jí)脂肪姓:、醇、竣酸及鹽，包括石蠟類、非石蠟類、某些聚合物等。大部分的脂肪酸都可以從動(dòng)植物中提取，其原料具有可再生和環(huán)保的特點(diǎn)，是近年來研究的熱點(diǎn)。其他還有有機(jī)類的固-固相變材料，如高密度聚乙烯，多元醇等。這種材料發(fā)生相變時(shí)體積變化小，過冷度輕，無腐蝕，熱效率高，是很有發(fā)展前途的相變材料[4]0(3)復(fù)合材料蓄熱主要是指相變材料和高熔點(diǎn)支撐材料組成混合儲(chǔ)熱材料的蓄熱方式。與普通固-液相變材料相比，它不需要封裝器具，減少了封裝成本和封裝難度，避免了材料泄漏的危險(xiǎn)，增加了材料使用的安全性，減小了容器的傳熱熱阻，有利于相變材料與傳熱流體間的換熱，例如定形石蠟丸、表面交聯(lián)型hdpe[5]0材料的復(fù)合化可將各種材料的優(yōu)點(diǎn)集合在一起 ，制備復(fù)合相變材料是潛熱蓄熱材料的一種必然的發(fā)展趨勢。根據(jù)蓄熱方式進(jìn)行分類(1)顯熱蓄熱是通過蓄熱材料的溫度的上升或下降來儲(chǔ)存熱能。 這種蓄熱方式原理簡單、技術(shù)較成熟、材料來源豐富及成本低廉，因此廣泛地應(yīng)用于化工、冶金、熱動(dòng)等熱能儲(chǔ)存與轉(zhuǎn)化領(lǐng)域。常見的顯熱蓄熱介質(zhì)有水、水蒸汽、沙石等，這類材料儲(chǔ)能密度低且不適宜工作在較高溫度下。感謝下載載精品(2)潛熱蓄熱是利用相變材料發(fā)生相變時(shí)吸收或放出熱量來實(shí)現(xiàn)能量的儲(chǔ)存，具有單位質(zhì)量(體積)蓄熱量大、溫度波動(dòng)小(儲(chǔ)、放熱過程近似等溫卜化學(xué)穩(wěn)定性好和安全性好等特點(diǎn)。常見的相變過程主要有固-液、固-固相變兩種類型。固-液相變是通過相變材料的熔化過程來進(jìn)行熱量儲(chǔ)存，凝固過程來放出熱量；而固-固相變則是通過相變材料的晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變或固體結(jié)構(gòu)進(jìn)行有序 -無序的轉(zhuǎn)變而可逆地進(jìn)行儲(chǔ)、放熱。當(dāng)前正在考慮的潛熱蓄熱材料有：氟化物、硫酸鹽、硝酸鹽以及石蠟等有機(jī)蓄熱材料。(3)化學(xué)反應(yīng)蓄熱是利用可逆化學(xué)反應(yīng)通過熱能與化學(xué)熱的轉(zhuǎn)化來進(jìn)行儲(chǔ)能的。它在受熱或冷卻時(shí)發(fā)生可逆反應(yīng)，分別對外吸熱或放熱，這樣就可以把熱能儲(chǔ)存起來。其主要優(yōu)點(diǎn)是蓄熱量大，不需要絕緣的儲(chǔ)能罐，而且如果反應(yīng)過程能用催化劑或反應(yīng)物控制，可長期儲(chǔ)存熱量。根據(jù)蓄熱溫度范圍進(jìn)行分類(1)低溫范圍一一100c以下的蓄熱。低溫蓄熱主要用于廢熱回收、太陽能低溫?zé)崂眉肮┡照{(diào)系統(tǒng)。蓄熱系統(tǒng)組成簡單、成本較低，常用的蓄熱材料有水、水-砂、巖石等，其中熱水應(yīng)用的最為廣泛。在此應(yīng)用溫度范圍內(nèi)的蓄熱技術(shù)基本成熟。(2)中溫范圍——100?250C的蓄熱。中溫PCM效率相對較低，體積和質(zhì)量相對龐大，各方面要求相對也低，適合大規(guī)模應(yīng)用，主要針對地面民用領(lǐng)域，經(jīng)常作為產(chǎn)業(yè)的加熱源，可用于化工生產(chǎn)、冶金、發(fā)電等場合。(3)高溫范圍一一250C以上的蓄熱。高溫蓄熱常用于高溫余熱回收利用、熱機(jī)、太陽能熱發(fā)電、太陽能熱解制氫、磁流體發(fā)電以及人造衛(wèi)星等場合。對于回收的熱能，無論數(shù)量和溫度隨時(shí)間變動(dòng)都比較小時(shí)，可采用余熱鍋爐，以高溫感謝下載載精品高壓的水蒸氣形式回收，或轉(zhuǎn)換為電力或作為熱源進(jìn)行有效地利用。相變蓄熱材料的遴選原則在能源供給漸趨緊張的今天，相變材料以其獨(dú)特性越來越受到人們廣泛的重視，越來越多的領(lǐng)域開始應(yīng)用相變材料。相變材料是利用相變潛熱來儲(chǔ)能和放能用此在相變材料的研制中，選擇合適的材料是非常重要的。理想的相變材料應(yīng)具有以下性質(zhì)：（1）熱力學(xué)性能：1）具有適當(dāng)?shù)南嘧儨囟龋?）具有適當(dāng)?shù)南嘧儩摕幔?）密度大；4）比熱較大；5）導(dǎo)熱系數(shù)大；6）融化一致；7）相變過程中體積變化?。?）蒸汽壓低（2）動(dòng)力學(xué)性能：1）凝固過程過冷度很小或基本沒有，融化后結(jié)晶應(yīng)在它的凝固點(diǎn)溫度，這決定于高成核速率和晶體生成速率；2）要有很好的相平衡性質(zhì)，不會(huì)產(chǎn)生相分離；3）要有較高的固化結(jié)晶速率。（3）化學(xué)性能：1）化學(xué)穩(wěn)定性要好，無化學(xué)分解，以保證蓄熱介質(zhì)有較長的壽命周期；2）化學(xué)穩(wěn)定性要好，無化學(xué)分解，以保證蓄熱介質(zhì)有較長的壽命周期；3）對容器材料無腐蝕作用；4）無毒、不燃、不爆炸、對環(huán)境無污染作用等。（4）經(jīng)濟(jì)性能：1）來源方便，容易得到；2）價(jià)格便宜。相變蓄熱材料的應(yīng)用相變儲(chǔ)熱的應(yīng)用研究主要集中在太空太陽能動(dòng)態(tài)發(fā)電系統(tǒng)（DSP）儲(chǔ)熱、地面太陽能的直接熱利用、建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)儲(chǔ)熱和轉(zhuǎn)移電力峰值負(fù)荷、平衡電力應(yīng)用感謝下載載精品的空調(diào)儲(chǔ)熱，其次還有工業(yè)余熱廢熱回收系統(tǒng)儲(chǔ)熱等。在太陽能方面的應(yīng)用太陽能清潔、無污染，而且取用方便。利用太陽能是解決能源危機(jī)的重要途徑之一。但是到達(dá)地球表面的太陽輻射能量密度偏低，且受到地理、季節(jié)、晝夜及天氣變化等因素的制約，表現(xiàn)出稀薄性、間斷性和不穩(wěn)定性等特點(diǎn)。為了保證供熱或供電裝置的穩(wěn)定不間斷的運(yùn)行，需要利用到相變儲(chǔ)能裝置，在能量富裕時(shí)儲(chǔ)能，在能量不足時(shí)釋能［6］。美國的管道系統(tǒng)公司(PipeSystemsInc)應(yīng)用CaC126H2O作為相變材料制成儲(chǔ)熱管,用來儲(chǔ)存太陽能和回收工業(yè)中的余熱。工業(yè)余熱利用在冶金、玻璃、水泥、陶瓷等部門都有大量的各式高溫窯爐，它們的能耗非常之大，但熱效率通常低于30%,節(jié)能的重點(diǎn)是回收煙氣余熱(有的熱損失達(dá)50%以上)。傳統(tǒng)的做法是利用耐火材料的顯熱容變化來儲(chǔ)熱 ，這種儲(chǔ)熱設(shè)備的體積大、儲(chǔ)熱效果不明顯。如果改用相變儲(chǔ)熱系統(tǒng)，則儲(chǔ)熱設(shè)備體積可減小30%?50%,同時(shí)可節(jié)能15%?45%,還可以起到穩(wěn)定運(yùn)行的作用。在建筑方面的應(yīng)用有關(guān)資料顯示：社會(huì)一次能源總消耗量的1/3用于建筑領(lǐng)域。提高建筑領(lǐng)域能源使用效率，降低建筑能耗，對于整個(gè)社會(huì)節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境都具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)影響。利用相變儲(chǔ)能建筑材料可有效利用太陽能來蓄熱或電力負(fù)荷低谷時(shí)期的電力來蓄熱或蓄冷，使建筑物室內(nèi)和室外之間的熱流波動(dòng)幅度減弱、作用時(shí)間被延遲，從而降低室內(nèi)的溫度波動(dòng)，提高舒適度，以及節(jié)約能耗。據(jù)AthienitisA.K.［7］等報(bào)道，利用浸入了硬脂酯丁酯的相變墻板，可使房間的最高溫度下降4C感謝下載載精品相變儲(chǔ)能材料在其它領(lǐng)域的應(yīng)用相變儲(chǔ)能材料的應(yīng)用涉及面很廣。選用Mg(NO3)26H2O作為主儲(chǔ)熱材料，MgCl26H2O作為添加劑調(diào)節(jié)相變溫度，可以用于處理發(fā)熱發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的城市廢熱(溫度在60?100℃)網(wǎng)。在冷藏系統(tǒng)中，用主要為Na2s0410H2。、NH4CI和KCl的混合物作為相變儲(chǔ)能材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的換熱體系［9］,能夠提高冷藏系統(tǒng)的性能，有利于緩解高峰制冷負(fù)荷、克服開門期間的能量損失和滿足較長停電期間的制冷需要。另外相變儲(chǔ)能材料在紡織服裝［10］、溫室種植［11］等領(lǐng)域都有應(yīng)用。隨著相變材料基礎(chǔ)和應(yīng)用研究的不斷深入，相變材料應(yīng)用的深度和廣度都將不斷拓展。相變儲(chǔ)能材料研究存在的問題現(xiàn)階段相變儲(chǔ)能材料的研究困難主要表現(xiàn)以下三方面 ［12］:(1)相變儲(chǔ)能材料的耐久性，這個(gè)問題主要分為三類。首先，相變材料在循環(huán)相變過程中熱物理性質(zhì)的退化。其次，相變儲(chǔ)能材料在長期循環(huán)使用過程中會(huì)出現(xiàn)滲漏和揮發(fā)的現(xiàn)象，表現(xiàn)為在材料表面結(jié)霜。另外，相變材料對基體材料的作用相變材料相變過程中產(chǎn)生的應(yīng)力使得基體材料容易破壞，同時(shí)它也會(huì)對附屬設(shè)備會(huì)產(chǎn)生一定程度的腐蝕作用。(2)相變儲(chǔ)能材料的經(jīng)濟(jì)性問題，是制約其推廣應(yīng)用的障礙，表現(xiàn)為各種相變儲(chǔ)能材料及相變儲(chǔ)能復(fù)合材料價(jià)格較高，導(dǎo)致單位熱能的儲(chǔ)存費(fèi)用上升，失去了與其他儲(chǔ)熱方法的比較優(yōu)勢。(3)相變儲(chǔ)能材料的儲(chǔ)能性能問題，對于相變儲(chǔ)能復(fù)合材料，為使儲(chǔ)能體更加小巧和輕便，要求相變儲(chǔ)能復(fù)合材料具有更高的儲(chǔ)能性能。目前的相變儲(chǔ)能復(fù)感謝下載載精品合材料的儲(chǔ)能密度普遍小于120J/g,并且其導(dǎo)熱性能普遍較差。有學(xué)者預(yù)測，通過增加相變物質(zhì)在復(fù)合材料中的含量和選擇相變始更高的相變物質(zhì)，在未來數(shù)年內(nèi)，將有可能將相變儲(chǔ)能復(fù)合材料的儲(chǔ)能密度提高到150?200J/g。高溫相變蓄熱材料高溫相變材料的種類高溫相變蓄熱材料主要用于小功率電站、太陽能發(fā)電、工業(yè)余熱回收等方面，它一般分如下五類：①熔融鹽:主要為某些堿金屬或堿土金屬的氟化物、氯化物以及碳酸鹽。在氟化物中，還有一些其它金屬的非含水鹽，它們常具有很高的熔點(diǎn)及很高的熔化潛熱 ，可應(yīng)用于回收工廠高溫余熱等。氟化物作為蓄熱材料時(shí)多為幾種氟化物的混合物形成低共熔物，以調(diào)整其相變溫度及蓄熱量。氯化物和碳酸鹽通常也具有較高的熔點(diǎn)和較大的潛熱，也是較好的潛在高溫相變材料。②金屬與合金：所選的金屬必須毒性低、價(jià)廉，鋁及其合金因其熔化熱大 ，導(dǎo)熱性高，蒸汽壓力低，是一種較好的蓄熱物質(zhì)。③堿堿的比熱高，熔化熱大，穩(wěn)定性強(qiáng)，高溫下的蒸汽壓力低，價(jià)格便宜，也是較好的蓄熱物質(zhì)。④混合鹽:混合鹽同其它類高溫相變材料相比，最大的優(yōu)點(diǎn)是物質(zhì)的熔融溫度可調(diào)可根據(jù)需要將各種鹽類配制成100?890C溫度范圍內(nèi)使用的蓄熱物質(zhì)。很多混合鹽同單純鹽相比，熔融時(shí)體積變化小，傳熱好。⑤氧化物:大部分用作潛在相變材料的氧化物的使用溫度很高，熔化熱較大。感謝下載載精品高溫相變材料的制備工藝目前高溫相變蓄能材料的制備方法主要有兩種混合燒結(jié)法和熔融浸滲法。（1）混合燒結(jié)工藝混合燒結(jié)法通過在陶瓷配料中混合一定比例的無機(jī)鹽（即相變材料PCM）和添加劑，然后經(jīng)過成型、高溫?zé)Y(jié)，PCM保持在陶瓷基體中而占有一定的空間，使得陶瓷基體燒結(jié)成具有網(wǎng)絡(luò)多孔狀結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)：制備工藝簡單；能按比例配備無機(jī)鹽與陶瓷粉末；適合高熔點(diǎn)無機(jī)鹽。缺點(diǎn)：熔融鹽流失和蒸發(fā)嚴(yán)重；機(jī)械強(qiáng)度低，特別是大尺寸制品。該工藝適用于半工業(yè)化生產(chǎn)。但材料的選擇和配方、相變材料和陶瓷材料的選擇是相當(dāng)苛刻的。首先要遵循陶瓷基體與相變材料的相容性，既要求在高溫下二者相互不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或固相反應(yīng)，而又有一定的浸潤性，對相變材料來說要求能耐高溫，有大的潛熱值和比熱值以及高的熱化學(xué)穩(wěn)定性，對陶瓷基體則主要考慮它在高溫熔鹽環(huán)境中的化學(xué)穩(wěn)定性。另外，熔鹽在陶瓷體內(nèi)能否保持不流動(dòng)性，既取決于陶瓷基體的性質(zhì)（如顆粒度、相對形狀分布和比表面積等），也取決于熔融鹽的特性（如表面張力、粘度等）。（2）熔融浸滲工藝該工藝先按要求制備出有連通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的多孔陶瓷基體，冉將無機(jī)鹽熔化滲入陶瓷基體中，也稱二級(jí)制造法。優(yōu)點(diǎn)：能避免熔融無機(jī)鹽在高溫?zé)Y(jié)時(shí)的流失和蒸發(fā)； 制品保形性好，尺寸可精控；有較好的綜合力學(xué)性能。缺點(diǎn)：工藝較復(fù)雜，成本高；無機(jī)鹽含量有限。材料的選擇基本上遵循混合燒結(jié)法的選擇原則，其不同點(diǎn)是可以避免與陶瓷感謝下載載精品基體一起燒結(jié)，從而避免大量的熔融無機(jī)鹽流失和蒸發(fā) （一般說來，燒結(jié)溫度遠(yuǎn)高于熔鹽的熔點(diǎn)）o所以對該材料的熱化學(xué)穩(wěn)定性只要求在其使用溫度（即熔點(diǎn)溫度附近）達(dá)到穩(wěn)定即可。由于其制備工藝的復(fù)雜性，影響材料性能的因素也較為復(fù)雜，從大的方面來講，要求成功制備出所需的連通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的多孔陶瓷基體，并能將熔融無機(jī)鹽滲透進(jìn)入陶瓷基體內(nèi)。對多孔陶瓷的制備應(yīng)主要注意以下三點(diǎn)：①陶瓷顆粒間應(yīng)具有足夠的連接強(qiáng)度；②一定的孔隙度；③具有一定尺寸并彼此相連通的孔。由于加壓浸滲，需要高溫、高壓，必然帶來加工時(shí)間長，成本高的問題，所以，熔融浸滲法一般采用熔體自發(fā)浸滲（又稱無壓浸滲）工藝。自發(fā)滲入對無機(jī)鹽熔體及陶瓷顆粒有如下要求：無機(jī)鹽熔體應(yīng)對陶瓷基體浸潤；陶瓷基體應(yīng)具有相互連通的滲入通道；體系組分性質(zhì)需匹配；滲入條件不宜苛刻。影響熔滲的因素除考慮陶瓷基體和熔體自身的熱物性以外還要從以下幾個(gè)方面考慮：①溫度與熔滲時(shí)間，升高溫度或延長液固接觸時(shí)間能減小濕潤角，但時(shí)間的作用總是有限的，根據(jù)界面化學(xué)反應(yīng)的濕潤熱力學(xué)理論，升高溫度有利于界面反應(yīng)，從而改善濕潤性；②表面活性物質(zhì)的影響，熔體中添加表面活性物質(zhì)能改善熔體與基體的濕潤性；③陶瓷基體孔表面狀態(tài)的影響，基體表面吸附氣體、雜質(zhì)或有氧化膜、油污存在，均將降低熔體對基體的濕潤性。理想的高溫蓄熱材料理想的高溫蓄熱材料應(yīng)符合以下幾個(gè)條件：（1）相變溫度要和循環(huán)的最高溫度相適應(yīng)，一般高出30c?50C,以保證介質(zhì)在進(jìn)入工作機(jī)前有一個(gè)基本穩(wěn)定且滿足要求的進(jìn)口溫度。（2）有較大的相變潛熱和密度，以減少PCM的質(zhì)量和體積，同時(shí)也可減少結(jié)構(gòu)件感謝下載載精品質(zhì)量。(3)較小的相變時(shí)的密度變化及液體的體積膨脹率、較高的熱導(dǎo)率和液相比熱。這些參數(shù)將影響PCM容器的最高溫度、溫度梯度、熱應(yīng)力、吸熱器的尺寸和質(zhì)量等。(4)長期穩(wěn)定性，低蒸汽壓以及和容器材料的相容性等。熔鹽相變蓄熱材料熔融鹽(簡稱為熔鹽)是鹽的熔融態(tài)液體，通常說的熔鹽是指無機(jī)鹽的熔融體。形成熔融態(tài)的無機(jī)鹽具固態(tài)大部分為離子晶體，在高溫下熔化后形成離子熔體。最常見的熔融鹽是由堿金屬或堿土金屬與鹵化物、硅酸鹽、碳酸鹽、硝酸鹽以及磷酸鹽組成。熔鹽有不同于水溶液的諸多性質(zhì)，如高溫下的穩(wěn)定性，在較寬范圍內(nèi)的低蒸汽壓，低的粘度，具有良好的導(dǎo)電性，較高的離子遷移和擴(kuò)散速度，高的熱容量，具有溶解各種不同材料的能力等，這些性質(zhì)決定了熔融鹽在工業(yè)中有著廣泛用途。熔融鹽的特性熔融堿金屬鹵化物是最簡單的熔融鹽。 熔融鹽的特性主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面［13］：(1)離子熔體。由于是離子熔體，因此熔鹽具有良好的導(dǎo)電性能，其導(dǎo)電率比電解質(zhì)溶液高一個(gè)數(shù)量級(jí)。(2)具有廣泛的使用溫度范圍。相對于其他的流體，有機(jī)物流體、水和液態(tài)金屬，它的使用范圍是很寬的。通常熔鹽的使用溫度在300?1000c之間，而且通過不感謝下載載精品同熔點(diǎn)和沸點(diǎn)的無機(jī)鹽的混合，可以得到不同溫度要求的復(fù)合鹽。(3)具有較低的蒸汽壓。特別是混合熔鹽，蒸汽壓更低。熔融鹽體系蒸汽壓隨液相組成的變化，一般來說表現(xiàn)為：增加液相中某組元的相對含量，會(huì)引起蒸氣中該組元的相對含量的增加。除克服流動(dòng)阻力外，系統(tǒng)無壓運(yùn)行，安全性提高。(4)具有較高的傳熱系數(shù)和良好的熱穩(wěn)定性。熔鹽的傳熱系數(shù)是其他有機(jī)熱載體的兩倍。(5)較低的粘度。熔鹽是粘度很小的液體。良好的高溫流動(dòng)性，能大大降低流阻，減少能耗。表1-1為部分無機(jī)熔鹽的粘度值表1-1無機(jī)熔鹽的粘度值表1-1無機(jī)熔鹽的粘度值鹽熔點(diǎn)c粘度，泊鹽熔點(diǎn)c粘度，泊NaCl8010.01490PbCl24980.05532KCl7700.01080PbBr23720.10190CaCl27820.04940BiCl32600.32000AgCl6030.01606LiNO32600.06520NaBr7620.01420AgNO32440.03720KBr7450.01480NaOH3500.04000NaN3060.02900KOH4000.02300O3KNO33340.02010MgCl28080.04120AgI6050.03026K2Cr2O74000.12590LiCl6100.01810Na3AlF610000.02800(6)比熱容、相變潛熱較大，使得其蓄熱密度高，蓄熱裝置結(jié)構(gòu)緊湊感謝下載載精品(7)熔鹽與金屬材料的相容性也比較好。與導(dǎo)熱油相比，熔鹽價(jià)格低而且不會(huì)對環(huán)境產(chǎn)生任何危害。除具有上述優(yōu)點(diǎn)外，熔鹽還具有一些不利的性質(zhì)，主要有：(1)熔鹽是一種高溫腐蝕性較大的介質(zhì)。用來盛置腐蝕性大的高溫熔體的容器，往往是一些價(jià)格昂貴的金屬或最新開發(fā)的材料， 除用作理論研究外，很難在工業(yè)上得到實(shí)際應(yīng)用。研究和開發(fā)高溫耐蝕材料一直是熔鹽和材料科技工作者研究的重要課題之一。(2)熔鹽的安全性是一個(gè)重要的問題。在熔融鹽使用過程中應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：1)避免與水接觸，水分進(jìn)入熔鹽會(huì)引起噴濺，大量的水分帶進(jìn)熔鹽中會(huì)引起爆炸，特別是500C以上的高溫熔體，更具危險(xiǎn)性。2)某些熔鹽的組分是有毒的，如氟化物和氟化物。在高溫下，有些熔鹽的蒸氣壓比較大，要避免揮發(fā)的熔鹽直接進(jìn)入人體內(nèi)。止匕外，在熔鹽的電解過程中，通常在陽極上產(chǎn)生氣體而在陰極上析出金屬。例如在氯化鎂電解中，陰極上產(chǎn)生金屬鎂，陽極上產(chǎn)生氯氣，而鎂是易燃物，氯氣是有毒氣體，故需要采取特殊的安全措施。3)高溫熔鹽應(yīng)避免與人直接接觸，以免造成燙傷或燒傷。熔鹽的表面溫度看似很低，但內(nèi)部溫度高達(dá)幾百度。熔鹽還要與可燃物隔離開來，以免造成火災(zāi)損失。熔融鹽的種類工業(yè)應(yīng)用要求使用成噸甚至成百噸的儲(chǔ)熱介質(zhì)，因而成本是選用熔鹽材料首先要考慮的問題。那些理論上有價(jià)值而價(jià)格昂貴的物質(zhì)不可能用于工程實(shí)際， 鋰鹽和銀鹽就是如此。下面介紹幾種常見的高溫熔鹽：感謝下載載精品氟化物氟化物主要為某些堿及堿土金屬氟化物或某些其他金屬的難溶氟化物等， 是非含水鹽。它們具有很高的熔點(diǎn)及很大的熔融潛熱，屬高溫型儲(chǔ)熱材料，可用于回收工廠高溫余熱等。氟化物作為儲(chǔ)熱劑時(shí)多為幾種氟化物配合形成低共熔物，以調(diào)整其相變溫度及儲(chǔ)熱量。如當(dāng)NaF:CaF2：MgF2=65:23:12時(shí)，相變溫度為745C。氟鹽和金屬容器材料的相容性較好。國內(nèi)北京航空航天大學(xué)將太陽能高溫潛熱蓄熱技術(shù)應(yīng)用在空間站熱動(dòng)力發(fā)電系統(tǒng)中[14-19],采用80.5LiF-19.5CaF2共晶鹽作為高溫吸熱/蓄熱器的相變材料，在數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究方面對其相變傳熱過程做了大量的工作。氟化物高溫相變材料有兩個(gè)嚴(yán)重的缺點(diǎn)：一是由液相轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔鄷r(shí)有較大的體積收縮，如口5高達(dá)23%;二是熱導(dǎo)率低。這兩個(gè)缺點(diǎn)導(dǎo)致陰影區(qū)內(nèi)出現(xiàn)“熱松脫”(ThermalRacheting)和“熱斑”(ThermalSpots)現(xiàn)象。氯化物氯化物種類繁多，價(jià)格一般都很便宜，可以按要求制備成不同熔點(diǎn)的混合鹽；而且相變潛熱比較大、液態(tài)粘度小、具備良好的熱穩(wěn)定性，非常適合作為高溫傳熱蓄熱材料，缺點(diǎn)是工作溫度上限較難確定，腐蝕性強(qiáng)。氯化鈉(NaCl)的熔點(diǎn)為801c,固態(tài)密度為1.9g/cm3,液態(tài)密度為1.55g/cm3,熔化熱為97kcal/kg。氯化鈉的儲(chǔ)熱能力很大，但腐蝕性亦強(qiáng)；氯化鉀(KCl)的熔點(diǎn)為770C,固態(tài)密度為1.99g/cm3,熔化熱為110kcal/kg。氯化鉀的儲(chǔ)熱能力很大，但腐蝕性亦強(qiáng)，同時(shí)具有高溫易于揮發(fā)的特點(diǎn)；氯化鈣(CaCl2)的熔點(diǎn)為782C,液態(tài)密度為2g/cm3,熔化熱為61kcal/kg,比熱容為0.26kcal/(kg-C)o但氯化鈣有極強(qiáng)的腐蝕性，在含氧的潮濕情況下幾乎可以腐感謝下載載精品蝕所有金屬材料。硝酸鹽國外太陽能熱發(fā)電站使用的熔鹽主要為Hitec熔鹽(53%KNO3-7%NaNO3-40%NaNO2)和SolarSalt復(fù)合熔鹽(40%KNO3-60%NaNO3)。Hitec熔鹽具有相對較低的熔點(diǎn)，更受關(guān)注，其主要物性數(shù)據(jù)如下 [20-32]:熔點(diǎn)(凝固點(diǎn))：142C。沸點(diǎn)：680C。最高允許膜溫：620C。最佳使用溫度：(400?550)C。熔化熱：2=18?20kcal/kg。比重：150C時(shí)，尸1938kg/m3;600c時(shí)，尸1650kg/m3,在此溫度區(qū)間內(nèi)呈線性下降。運(yùn)動(dòng)粘度：v=6.82M0-6m2/s(142C時(shí))，隨溫度升高按指數(shù)規(guī)律下降，在600c時(shí)v=O.51x10-6m2/so比熱容：固態(tài)鹽ci=0.32kcal/(kg C),熔鹽c2=0.373kcal/(kg?℃)(200?600C時(shí)平均值)。導(dǎo)熱系數(shù)(200?600C時(shí)平均值):拉0.52kcal/(mh-℃)0體膨脹系數(shù)：固態(tài)鹽3=0.00159%m3/(m3K),熔鹽也=O.0112mm3/(m3K)。熱穩(wěn)定性：1)455C以下時(shí)不分解；2)(455?540)C時(shí)NaNO2緩慢分解為NaNO3、Na2O和N2,5NaNO23NaNO3Na2ON2;如果與空氣接觸，在(455?540)C還會(huì)發(fā)生NaNO2的氧化反應(yīng)，2NaNO2O22NaNO3;3)在820c以上時(shí)，NaNO2的分解非常強(qiáng)烈，產(chǎn)生的氮?dú)鈸]發(fā)會(huì)令熔鹽沸騰；4)由于熱分解、氧化引起的NaNO2組份含有量降低，將使熔鹽的熔點(diǎn)上升，引起各種運(yùn)行故障。腐蝕性能：在0.1mm/n的腐蝕速度下，低合金無縫鋼管可以用到500C。在500c以上推薦用不銹鋼無縫鋼管。毒性：半數(shù)致死量LD50=8140mg/kg(小鼠經(jīng)皮膚吸收)。毒性的半數(shù)致死感謝下載載精品量是指實(shí)驗(yàn)動(dòng)物群中毒后引起半數(shù)死亡的毒物投入劑量，簡稱 LD50。國內(nèi)在熔融鹽爐中所使用的高溫熔鹽體系為三元體系 (53%的硝酸鉀，7%的硝酸鈉和40%的亞硝酸鈉組成的混合物)[33-34],其熔點(diǎn)是142C,可在150?540c內(nèi)安全使用，不過當(dāng)溫度高于540c時(shí)，熔鹽開始不穩(wěn)定，會(huì)發(fā)生緩慢的反應(yīng)，并放出氣體，混合物的熔點(diǎn)升高甚至導(dǎo)致熔鹽變質(zhì)。于建國等 [35]發(fā)明四元體系(LiNO3-KNO3-NaNO3-NaNO2),由于Li與K、Na為同系物，離子狀態(tài)時(shí)具有相類似的性質(zhì)，當(dāng)LiNO3與KNO3-NaNO3-NaNO2混合后，能形成新的離子間的作用力，因此具有較好的耐熱性，難于揮發(fā)，最優(yōu)操作溫度為 250-550Co丁靜等網(wǎng)發(fā)明了混合硝酸熔鹽，采用靜態(tài)熔融法制備添加劑材料，既強(qiáng)化了硝酸熔鹽的傳熱性能，又?jǐn)U大了復(fù)合熔鹽的工作溫度范圍 (220C?580C),并且高沸點(diǎn)添加劑提高了硝酸熔鹽的熱穩(wěn)定性。碳酸鹽國內(nèi)外關(guān)于碳酸鹽熔鹽的研究主要集中在燃料電池方面的應(yīng)用， 其實(shí)碳酸鹽熔鹽用作高溫傳熱蓄熱材料也是很有希望的。碳酸鉀是無色單斜晶體，熔點(diǎn)為891C,比熱容為1.496kJ/(kgK);碳酸鈉在常溫下是白色粉末，熔點(diǎn)為854C,比熱容為1.819kJ/(kgK);碳酸鋰熔點(diǎn)為618C,比熱容為2.51kJ/(kgK)(723C)。三者價(jià)格低廉、熱穩(wěn)定性比較好，是材料的首選。56.6mol%Na2CO3-43.4mol%K2CO3混合熔鹽最低共熔溫度為710C,比熱容為0.22kcaL/(kg-C),熔化熱為87kcal/kg,在低于830C時(shí)性質(zhì)穩(wěn)定。在二元碳酸鉀鈉中添加高熔點(diǎn)的KF、KCl、K2SO4、Na2SO4、NaF、NaCl、BaCO3、U2CO3、U2SO4等，可以形成熔點(diǎn)更低的共熔物。RandyJ.Petri等[37-39]給出了Li2CO3-Na2CO3-K2CO3、Na2CO3-K2CO3、感謝下載載精品Li2CO3-Na2CO3>U2CO3-K2CO3、Li2CO3-CaCO3、Na2CO3-BaCO3熔鹽體系的熔點(diǎn)、相交潛熱、價(jià)格等數(shù)據(jù)，并從整個(gè)太陽能集熱系統(tǒng)的試驗(yàn)研究、成本預(yù)算方面進(jìn)行了深入探討，認(rèn)為碳酸熔鹽作為蓄熱材料具有一定的可行性。 GaryJorgensen［40］提到LNK碳酸熔鹽作為蓄熱材料，其運(yùn)用溫度到達(dá)900C,并驗(yàn)證了Inconel600防腐相對較好。N.Araki［41］通過階梯式加熱方法、掃描量熱儀、阿基米德原理分別U2CO3-K2c03的熱擴(kuò)散系數(shù)、比熱容及密度進(jìn)行了測量，同時(shí)推導(dǎo)得到了碳酸熔鹽的導(dǎo)熱系數(shù)。辛嘉余［42］計(jì)算了Na2CO3,K2CO3,Li2CO3及其混合熔融體的粘度，碳酸鹽熔融體的粘度隨溫度的升高而降低， 并且變化明顯。摩爾比為l:l的K2CO3,Na2CO3熔融體在1050K時(shí)的粘度為0.4Pas,摩爾比為1:1:1的K2CO3,Na2CO3,U2CO3熔融體在1200K時(shí)的粘度為4.4X10-5PaS,說明碳酸鹽在熔融后具有良好的流動(dòng)性。 L.Kourkova［43］通過實(shí)驗(yàn)給出了碳酸鋰的比熱容（303?563K）、熱嫡和熱始數(shù)據(jù)，說明碳酸鋰具有很好的傳熱蓄熱能力。這些研究為今后的物性測量提供了方法基礎(chǔ)以及數(shù)據(jù)參考。魏小蘭等［44-45］采用靜態(tài)熔融法制備添加劑對二元體系（K2CO3-Na2CO3）進(jìn)行改性，有效降低了二元體系的熔點(diǎn)（從698c降到567C）,增大了熔鹽體系相變潛熱（從34J/g增大到103J/g）,提高了熔鹽的熱穩(wěn)定性，擴(kuò)大了熔鹽體系的工作溫度范圍。在450?850c的高溫區(qū)，碳酸鹽熔鹽具有很大的優(yōu)勢，但是碳酸鹽的熔點(diǎn)

較高且液態(tài)碳酸鹽的黏度和腐蝕性均比硝酸鹽的大， 有些碳酸鹽容易分解，很大程度上限制了其規(guī)模化應(yīng)用。感謝下載載精品熔融鹽的應(yīng)用熔融鹽的特性決定了其在工業(yè)中有著廣泛的用途[13],主要應(yīng)用在以下方面：⑴用作電解質(zhì)。熔鹽的最早應(yīng)用是從熔融鹽的金屬電解開始的，目前金屬鋁的生產(chǎn)、稀土金屬的制取仍然主要采用熔鹽電解方法。高筠等[46]采用850c的NaCl-CaCl2混合熔鹽體系電解MnO2-Fe2O3制備合金粉末，具有工藝流程短、金屬回收率高、低能耗、無環(huán)境污染等特點(diǎn)。金屬表面的熔鹽電鍍也是近幾年發(fā)展極為活躍的研究領(lǐng)域。該方法是用電化學(xué)方法在熔鹽電解質(zhì)中電解制取合金材料，如鋁鋰合金、鉛鈣合金、稀土鋁合金等，還可以從含硼化物、碳化物或氮化物的熔鹽體系中合成超硬材料。用熔鹽技術(shù)合成這些材料不僅簡單經(jīng)濟(jì)，而且結(jié)構(gòu)和性能更加優(yōu)良。目前熔鹽研究最熱門的課題是用熔鹽作電解質(zhì)的熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)。燃料電池是將燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能的裝置，它具有能量轉(zhuǎn)換率高，占地面積小，無污染環(huán)境，噪聲小等一系列優(yōu)點(diǎn)。(2)在核工業(yè)中的應(yīng)用。在原子能工業(yè)中，均相反應(yīng)堆用熔鹽混合物為燃料溶劑和傳熱介質(zhì)有許多優(yōu)點(diǎn)，如操作溫度范圍可變，燃料的加入比較容易，核裂變的產(chǎn)物可以連續(xù)移出等。太陽能熱發(fā)電被認(rèn)為是太陽能發(fā)電技術(shù)中最有前途的發(fā)電方式。采用熔鹽蓄熱、傳熱，既可以工作在較高溫度下提高轉(zhuǎn)化利用效率，又能很好地解決因云層遮蔽陽光等突然的氣象變化帶來的電站運(yùn)行系統(tǒng)不穩(wěn)定的問題。太陽能熱化學(xué)反應(yīng)制氫需要在較高溫度下進(jìn)行。傳統(tǒng)的制氫方式需要消耗巨大的常規(guī)能源，并可能造成環(huán)境污染?？茖W(xué)家們設(shè)想，用太陽能來提供反應(yīng)所需的能量，從而降低制氫成本。熔鹽在吸收、傳遞及轉(zhuǎn)化太陽能方面具有非常重要的作用。⑶用作催化劑。熔鹽易產(chǎn)生空位、空穴、位錯(cuò)和缺陷等特殊結(jié)構(gòu)，從而產(chǎn)生催感謝下載載精品化劑活性中心，其相應(yīng)結(jié)構(gòu)和性能可通過調(diào)整熔鹽組分的比例來改善。堿金屬碳酸鹽對煤和廢紙?jiān)谒魵夂虲O2兩種不同氣氛下氣化反應(yīng)的催化作用已有文獻(xiàn)報(bào)道［47］。(4)用作反應(yīng)介質(zhì)。在清潔燃燒技術(shù)和CH4轉(zhuǎn)化制備合成氣的應(yīng)用中，熔鹽除具有熱量儲(chǔ)備功能外，在高溫反應(yīng)中能起到反應(yīng)介質(zhì)的作用。隨著對熔鹽性能的深入研究及其應(yīng)用前景的不斷開發(fā)，熔鹽將在電解、化工、能源開發(fā)利用及環(huán)境保護(hù)等方面發(fā)揮越來越重要的作用。本課題主要研究目的及內(nèi)容熔鹽傳熱蓄熱材料將廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)過程(化工、冶金、熱動(dòng)、核工業(yè)等熱能儲(chǔ)存與轉(zhuǎn)化領(lǐng)域)和可再生能源及新能源利用領(lǐng)域，市場需求量大，具有廣闊的發(fā)展應(yīng)用前景。目前使用的高溫熔鹽的溫度上限為600C,一且溫度超過使用上限，則熔鹽開始變得不穩(wěn)定［48］,會(huì)發(fā)生緩慢的反應(yīng)，并放出氣體，使混合物的熔點(diǎn)升高甚至導(dǎo)致熔鹽的變質(zhì)。因此，隨著工業(yè)中加熱需求溫度的不斷升高，對于塔式太陽能熱發(fā)電和聚光太陽能熱化學(xué)利用如熱解制氫等需要更高溫 (600?800C)的情況下，多數(shù)熔鹽材料就不能滿足要求，必須尋求一種使用溫度更高、穩(wěn)定性能更好的高溫?zé)彷d體。本文通過相圖熱力學(xué)分析，按照原料經(jīng)濟(jì)性、共熔鹽熔點(diǎn)更低以及弱腐蝕性的標(biāo)準(zhǔn)選擇氯化物作為熔鹽原料體系并確定其配比， 通過高溫熔融的方法制備出一種混合熔鹽，然后通過綜合熱分析及其他實(shí)驗(yàn)手段對混合熔鹽的熔點(diǎn)、相變潛熱、比熱容及熱穩(wěn)定性進(jìn)行表征，以尋求氯化物混合熔鹽的最適宜使用溫度。主要研究內(nèi)容為:感謝下載載精品(1)氯化物熔鹽體系的選擇及原料配比的確定根據(jù)相圖確定熔鹽體系及原料配比，選擇熔點(diǎn)較低、經(jīng)濟(jì)性較好的氯化物作為混合熔鹽的原料。(2)氯化物混合熔鹽的制備干燥稱量、研磨攪拌、均勻混合、高溫熔融、冷卻制樣。制備出不同配比、不同熔點(diǎn)的熔融鹽，(3)氯化物熔鹽的熱物性測試及估算包括熔點(diǎn)、相變潛熱、比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)、密度等。(4)氯化物熔鹽的熱穩(wěn)定性研究為了解熔鹽的熱穩(wěn)定性，本實(shí)驗(yàn)對熔鹽進(jìn)行了質(zhì)量損失實(shí)驗(yàn)，用質(zhì)量損失對保溫時(shí)間及保溫溫度作圖，即得到同一溫度下不同保溫時(shí)間的熔鹽的質(zhì)量損失率和同樣保溫時(shí)間不同溫度下熔鹽的質(zhì)量損失率，從而表征熔鹽的熱穩(wěn)定性。(5)添加石墨對于氯化物熔鹽導(dǎo)熱性能的影響由于石墨具有良好的熱傳導(dǎo)性，在熔鹽材料中加入一定量的石墨能夠有效地提高相變材料的熱傳導(dǎo)性。測定添加一定量石墨后，熔鹽材料的導(dǎo)熱系數(shù)。2實(shí)驗(yàn)部分目前工業(yè)窯爐煙氣的溫度為450C?650C,而一般的熔鹽的工作溫度為500c?800C。本實(shí)驗(yàn)設(shè)定的相變溫度范圍約為500C?650C,根據(jù)所需要的相變溫度及考慮到相變材料的成本問題，選擇氯化物作為相變材料，調(diào)節(jié)熔鹽的相變溫度感謝下載載精品原料分析純氯化鈉（分析純）、分析純無水氯化鈣（分析純）、分析純氯化鉀（分析純）、天然鱗片狀石墨（-195）三種氯化物的基本物性如表1固態(tài)密度熔化熱分子量熔點(diǎn)/C/(g/cm2) /(kcal/kg)NaCl58.458012.16597110.9CaCl287822.15261KCl74.557701.984110研究內(nèi)容A.實(shí)驗(yàn)配方由相圖分析知，當(dāng)氯化鈉、氯化鈣的摩爾比為48:52,即質(zhì)量比為32.55:67.45時(shí)，其相變溫度為500C；當(dāng)氯化鈉、氯化鉀的摩爾比為50:50,即質(zhì)量比為43.95:56.05時(shí)，其相變溫度為645C；當(dāng)氯化鈉、氯化鈣、氯化鉀的摩爾比為42:52:6,即質(zhì)量比為28.03:66.54:5.16時(shí)，其相變溫度為504C。按照如上分析，制得三組不同配比的混合熔鹽，每組混合熔鹽的總質(zhì)量為200g。各種鹽的組合配比見表2.1表2.1實(shí)驗(yàn)配方NaCl（g）CaCl2（g）KCl（g）A 65 135感謝下載載精品B 88 112一C 57 133 10B.加入石墨對熔鹽材料導(dǎo)熱性能的影響由于加入石墨能夠有效地提高相變材料的熱傳導(dǎo)性，使導(dǎo)熱系數(shù)增大，故在上述實(shí)驗(yàn)配方的前提下再加入10%的鱗片狀石墨制的三組不同配比的熔鹽,測量其導(dǎo)熱系數(shù)的變化。具體配方如表2.2表2.2加入石墨后的配方CaCl2（gNaCl(g))KCl(g)石墨（g）D65135一20E88一11220F571331020樣品的制備在電子天平上按照上述比例稱量經(jīng)過干燥處理后的各種組分鹽， 在氧化鋁研缽中進(jìn)行研磨，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆蚝螅瑢⒒旌消}放在馬弗爐中加熱 （700C）至熔化狀態(tài)并保持3個(gè)小時(shí)（其中加了石墨的熔鹽樣品需在管式爐中加熱，通入氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣），使之形成均一液體。最后熔鹽自然冷卻到室溫，研磨后得到熔鹽樣品，裝入密封袋，并放入干燥器中貯存。感謝下載載

精品樣品的熱物性檢測樣品的熔點(diǎn)、相變潛熱及比熱容的測量用綜合熱分析儀（STA449/6/G,NETZSCH，德國）對試樣進(jìn)行TG/DSC分析實(shí)驗(yàn)步驟如下：⑴采用電子天平BS210gDiv0.01g稱量約10mg熔鹽樣品裝入氧化鋁（A1203）培竭中，裝入差示掃描儀樣品室右邊的熱流傳感器正中心，以另一個(gè)空氧化鋁培竭放在左邊的熱流傳感器的中心作為參比培竭。（2）通入氮?dú)猓ù祾邭饬髁繛?0ml/min、保護(hù)氣流量為60ml/min）后開始程序升溫，升溫速度為15C/min,同時(shí)記錄試樣地竭和參比培竭下面兩只電熱補(bǔ)償?shù)臒峁β手铍S時(shí)間的變化關(guān)系。（3）當(dāng)體系溫度升至高于樣品熔點(diǎn)溫度約100C左右（本實(shí)驗(yàn)定為550C）時(shí)開啟液氮瓶閥門，冷卻系統(tǒng)到常溫。⑷利用STA449/6/G型差示掃描量熱系統(tǒng)中的軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析， 得出熔鹽的熔點(diǎn)和相變潛熱值。（5）用DSC測定比熱時(shí)，試樣處在線性程序升溫控制下，流入試樣的熱流率是連續(xù)測定的，它等于樣品吸收的熱量，比熱Cp與樣品吸收的熱量的關(guān)系為:dHCpdHCpdT1^^sample式中：dH和dT分別為試樣與標(biāo)樣的熱量差與溫度差，msample為試樣的質(zhì)量樣品密度的測量熔鹽材料的密度測定采用美國麥克公司生產(chǎn)的 AccuPyc1330型全自動(dòng)真感謝下載載精品密度分析儀。實(shí)驗(yàn)方法如下：準(zhǔn)確稱取空樣品杯的質(zhì)量m0,在樣品杯中準(zhǔn)確稱取已烘干的熔鹽樣品mi,試樣的加入量以大于樣品杯體積的2/3為宜。將樣品杯放入全自動(dòng)真密度分析儀樣品艙中，旋緊樣品艙蓋，使樣品艙處于完全密封狀態(tài)，輸入樣品的質(zhì)量(mi-m。)，按ENTER開始分析，儀器將自動(dòng)給出測量結(jié)果。樣品導(dǎo)熱系數(shù)的測量采用美國安特公司生產(chǎn)的FLASHLINE-5000激光導(dǎo)熱儀測定材料的導(dǎo)熱系數(shù)。根據(jù)激光導(dǎo)熱儀對試樣尺寸的要求，在耐火制品上制取 5個(gè)圓片狀試樣，試樣直徑為12.5?12.7mm,試樣厚度取0.5?5mm。然后在磨床上對試樣的兩表面進(jìn)行細(xì)磨，保證試樣兩面的平行度在0.5%以內(nèi)。試樣經(jīng)磨細(xì)后在110c條件下烘干并進(jìn)行鍍膜。然后再用激光導(dǎo)熱儀進(jìn)行測量。并根據(jù)下式計(jì)算試樣的導(dǎo)熱系數(shù):0,138L2數(shù):式中———試樣的熱擴(kuò)散率;L 試樣的厚度，mm;t1/2——試樣背面溫度升高達(dá)到其最大溫升一半時(shí)所用的時(shí)間由此可得出試樣的導(dǎo)熱系數(shù)的計(jì)算公式：??cp (3)式中——-試樣的導(dǎo)熱系數(shù)，W/(mK)———試樣的熱擴(kuò)散率，m2/s———試樣的體積密度；進(jìn)行本次測定前仍需測定試樣的體積密度，kg/m3cp 試樣的比熱容，J/(kgK)感謝下載載精品樣品的質(zhì)量損失率樣品的質(zhì)量損失率是指樣品的質(zhì)量隨保溫時(shí)間或溫度的變化率。(1)把盛有10g熔鹽樣品的氧化鋁地竭放人馬弗爐內(nèi)，加熱至700C后，分別在700c下保溫1、2、3、4、5個(gè)小時(shí)后取出樣品冷卻稱量，用質(zhì)量損失對時(shí)間作圖，即得到該溫度下不同保溫時(shí)間的熔鹽的質(zhì)量損失率。(2)把盛有10g熔鹽的氧化鋁培竭放人馬弗爐內(nèi)，分別在500C、600C、700C、800C、900c下恒溫加熱3小時(shí)后，取出樣品冷卻稱量，用質(zhì)量損失對溫度作圖，可得到不同溫度下的質(zhì)量損失率曲線。2.3實(shí)驗(yàn)用儀器性能及特點(diǎn)綜合熱分析儀本實(shí)驗(yàn)采用示差熱容掃描分析(TG/DSC)法，使用德國NETZSCH,(STA449/6/G)綜合熱分析儀對樣品的熔點(diǎn)、相變潛熱及比熱容進(jìn)行測量。差示掃描量熱儀(DSC)測試原理是利用差示掃描量熱法，在程序控制溫度下，測量輸給試樣和參比物的功率差與溫度關(guān)系的一種技術(shù)。 當(dāng)對儀器進(jìn)行升溫后，在沒有達(dá)到熔融鹽的熔點(diǎn)之前，參比樣與所測量的熔鹽同步升溫沒有功率差，但是當(dāng)達(dá)到熔點(diǎn)后熔融鹽開始大量吸熱，為了保證參比物與熔融鹽的溫度相同，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)功率差，這個(gè)時(shí)候的溫度就是熔鹽開始熔化的溫度，我們把這個(gè)溫度稱為熔鹽的熔點(diǎn)。相變潛熱是通過DSC的配套軟件計(jì)算溫度與功率的積分，計(jì)算面積得出的，計(jì)算方便，可以多次進(jìn)行精確測量。用DSC測定比熱時(shí)，試樣處在線性程序升溫控制下，流入試樣的熱流率是連續(xù)測定的，它等于樣品吸收的熱感謝下載載精品里。密度測定儀器本實(shí)驗(yàn)采用AccuPyc1330型全自動(dòng)真密度分析儀來測熔鹽的密度。該儀器的主要指標(biāo)：工作電壓：220V樣品室體積：100cm3/10cm3 測量精度:磷.03%樣品室壓力：19.5Psig氣源：高純氮?dú)?99.995%)全自動(dòng)真密度分析儀設(shè)有樣品艙和擴(kuò)展艙， 它們之間有閥門連接，樣品艙和擴(kuò)展艙在測量時(shí)是密閉的，當(dāng)在樣品艙中加壓后，儀器通過閥門連通前后樣品艙和擴(kuò)展艙的壓力變化，根據(jù)氣體在密閉容器中遵循質(zhì)量守恒定律， 由測得的壓力來確定待測樣品的體積，再由樣品的體積來最終測量樣品的密度。整個(gè)過程只需稱取一定量的樣品置于儀器的樣品艙中，以后的操作全部由儀器完成，整個(gè)過程操作簡便，易掌握。激光導(dǎo)熱儀采用美國安特公司生產(chǎn)的FLASHLINE-5000激光導(dǎo)熱儀測定材料的導(dǎo)熱系數(shù)。該儀器的測試溫度在75?2800K范圍內(nèi)，熱擴(kuò)散率在10-7?10-3m2/s其原理為：一厚度較薄的圓片狀試樣一面承受一瞬時(shí)激光脈沖能量， 在試樣的背面測定其溫度變化-時(shí)間曲線，即可根據(jù)有關(guān)公式計(jì)算材料的導(dǎo)熱系數(shù)。其他設(shè)備(1)電子天平BS210gDiv0.01g上海有聲衡器有限公司制造。(2)干燥器(3)馬弗爐感謝下載載

精品精品(4)氧化鋁地竭本實(shí)驗(yàn)主要研究以下熔鹽體系:A:NaCl-CaCl2 B:NaCl-KCl C:NaCl-CaCl2-KClD:NaCl-CaCl2-石墨 E:NaCl-KCl-石墨 F:NaCl-CaCl2-KCl-石墨1熔鹽的密度測量由混合物密度公式尸匯?0,3為鹽的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，口鹽的密度得出：所32.55%>2.165+67.45%>2.152=2.156⑨=43.95%>2.165+56.05%M.984=2.064pc=28.03%>2.165+66.54%>2.152+5.16X1.984=2.141用美國麥克公司生產(chǎn)的AccuPyc1330型全自動(dòng)真密度分析儀測出的熔鹽樣品的密度如下表1表1不同體系熔鹽的密度密度/(g/cm密度/(g/cm2)密度/(g/cm2)A 2.1506 D 2.1655B 2.0620 E 2.0830C 2.1539 F 2.1437由表中數(shù)據(jù)可以看出，實(shí)際測得的熔鹽密度與理論混合鹽密度之間有一定的誤差，添加石墨后，熔鹽的密度有明顯的變化(??)2熔鹽樣品的質(zhì)量損失率研究1)把盛有10g熔鹽的氧化鋁培竭放人馬弗爐內(nèi)，分別在500C、600C、700C、800C、900c下恒溫加熱3小時(shí)后，取出樣品冷卻稱量，所的質(zhì)量損失率數(shù)據(jù)如表2,用熔鹽的質(zhì)量損失率對溫度作圖，可得到不同溫度下的質(zhì)量損失率感謝下載載精品曲線如圖1表2 不同溫度下保溫3小時(shí)熔鹽的質(zhì)量損失率500C600C700C精品曲線如圖1表2 不同溫度下保溫3小時(shí)熔鹽的質(zhì)量損失率500C600C700C800C900c1.499%2.295%4.287%11.68812.57522.9080.199%0.100%3.187%9.163%0.199%0.100%3.187%9.163%11.38915.58411.38915.5841.496%1.497%1.795%1.496%1.497%1.795%圖1不同溫度下的熔鹽質(zhì)量損失率曲線由圖可以看出,在保溫時(shí)間一定的情況下，隨著保溫溫度的升高，熔鹽的質(zhì)由圖可以看出,量損失率逐漸增大。當(dāng)保溫溫度低于700c時(shí)，熔鹽的質(zhì)量損失率較小，曲線較平緩，當(dāng)保溫溫度高于700c時(shí)，熔鹽的質(zhì)量損失率明顯增大，別是對特于NaCl-KCl熔鹽體系，當(dāng)保溫溫度超過800c時(shí)，其質(zhì)量損失急劇增大。由曲線分析可知，研究的氯化物熔鹽在700c以下具有一定的穩(wěn)定性，當(dāng)使用溫度超過700c時(shí)，熔鹽開始變得不穩(wěn)定，部分熔鹽開始蒸發(fā)流失，造成了比較大的質(zhì)量損失。2）把盛有10g熔鹽樣品的氧化鋁地竭放人馬弗爐內(nèi)，加熱至700c后，分別在700c下保溫1、2、3、4、5個(gè)小時(shí)后取出樣品冷卻稱量，得到的熔鹽質(zhì)量損失率如表3,用熔鹽的質(zhì)量損失率對時(shí)間作圖，即得到該溫度下不同保溫時(shí)間的熔鹽的質(zhì)量損失率如圖2。表3700C下加熱不同時(shí)間的熔鹽質(zhì)量損失率感謝下載載精品1h2h3h4h5h3.088%4.487%9.154%8.891%9.300%精品1h2h3h4h5h3.088%4.487%9.154%8.891%9.300%16.1840.398%0.299%2.582%5.700%0.398%0.299%2.582%5.700%13.0181.295%3.639%5.295%6.082%1.295%3.639%5.295%6.082%700C下不同保溫時(shí)間的熔鹽質(zhì)量損失率曲線由圖可以看出，在保溫溫度相同的情況下，隨著保溫時(shí)間的延長，熔鹽的質(zhì)量損失逐漸變大。對NaCl-CaCl2體系，保溫3h前，其質(zhì)量損失速率逐漸加快，3h后，隨著保溫時(shí)間的延長，其質(zhì)量損失速率變得很慢，幾乎沒有質(zhì)量損失。對NaCl-CaCl2體系，保溫3h前，熔鹽的質(zhì)量損失率逐漸增大，保溫3h后，熔鹽幾乎沒有質(zhì)量損失。而對于NaCl-KCl體系，保溫2h前，幾乎沒有質(zhì)量損失，保溫2h后質(zhì)量損失逐漸增大，保溫4h后，其質(zhì)量損失急劇增大。對于NaCl-CaCl2-KCl體系，保溫4h前，其質(zhì)量損失率平穩(wěn)增大，保溫4h后，其質(zhì)量損失急劇增大。參考文獻(xiàn)MohammedM.Farid,AmarM.Khudhair,SiddiqueAliK.Razack,SaidAl-Hallaj.Areviewonphasechangeenergystorage:materialsandapplications[J].EnergyConversionandManagement,2004,45:1597-1615.ABHATA.Lowtemperaturelatentheatthermalenergystorage:heatstoragematerials[J].SolarEnergy,1983,30:313-332.ZALBAB,MARINJM,LUISAF,etal.Reviewonthermalenergystoragewithphasechange:materialsheattransferanalysisandapplications[J].Applied感謝下載載精品ThermalEngineering,2003,23:251-283.[4]張正國，王學(xué)澤，方曉明.石蠟/膨脹石墨復(fù)合相變材料的結(jié)構(gòu)與熱性能 [J].華南理工大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2006,34(3):1-5.[5]崔海亭，楊鋒.蓄熱技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004:64-67.SteinmannWD,TammeR.LatentHeatStorageforSolarSteamSystems[J].JournalofSolarEnergyEngineering,2008,130:01100421-01100425.AthienitisA.K.,LiuC.,etal.InvestigationoftheThermalperformanceofapassivesolartestroomwithwalllatentheatstorage[J].BuildingandEnvironment,1997,32(5):405-410.K.Nagano,K.Ogawa,T.Mochida,etal.Thermalcharacteristicsofmagnesiumnitratehexahydrateandmagnesiumchloridehexahydratemixtureasaphasechangematerialforeffectiveutilizationofurbanwasteheat[J].AppliedThermalEngineering,2004,24:221-232.S.B.Riffat, ,XiaoliMa.Anovelthermoelectricrefrigerationsystememployingheatpipesandaphasechangematerial-anexperimentalinvestigation[J].RenewableEnergy,2001,23:313-323.[10]何厚康，張瑜,閆衛(wèi)東，等.相變纖維的研究與發(fā)展[J].合成名f維,2002,31(2):18-211.[11]M.Marinkovic,R.Nikolic,J.Savovic,etal.Thermochromiccomplexcompoundsinphasechangematerials:Possibleapplicationinanagriculturalgreenhouse[J].SolarEnergyMaterialsandSolarCells,1998,51:401 -411.[12]張東，吳科如.相變儲(chǔ)能復(fù)合材料的研究和應(yīng)用[J].節(jié)能與環(huán)保，2004,(1):17?19.[13]謝剛.熔融鹽理論與應(yīng)用[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1998.感謝下載載精品[14]徐偉強(qiáng)，崔海亭，袁修干.熱管式吸熱器單元熱管的數(shù)值模擬分析[J].太陽能學(xué)報(bào),2005,26(3):338-342.[15]侯欣賓，袁修干，李勁東.非共品相變材料應(yīng)用與太陽能吸熱蓄熱器的數(shù)值分析 [J].太陽能學(xué)報(bào),2004,25(2):195-199.[16]崔海亭，袁修干，邢玉明.空間站太陽能蓄熱/吸熱器輕量化研究[J].航空動(dòng)力學(xué)報(bào),2003,18(6):819-823.[17]崔海亭，袁修干，邢玉明.高溫相變蓄熱容器的優(yōu)化設(shè)計(jì)及參數(shù)分析 [J].太陽能學(xué)報(bào),2003,24(4):513-517.[18]崔海亭，袁修干，侯欣賓.高溫固液相變蓄熱容器的研究與發(fā)展[J].太陽能學(xué)報(bào),2002,23(3):383-386.[19]邢玉明，崔海亭，袁修干.高溫熔鹽相變蓄熱系統(tǒng)的數(shù)值模擬 [J].北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào),2002,28(3):295-297.[20]馬建兵，李德峰.熔鹽熱載體的特點(diǎn)及使用中的若干問題 [J].工業(yè)鍋爐,2002(6):15-16.[21]許光明，金麗云，沈小冬.熔鹽熱載體的特性及其對系統(tǒng)設(shè)計(jì)的影響 [J].特種設(shè)備安全技術(shù),2005(3):1-3.[22]常虎成，陳巖.熔鹽載體過熱分析[J].世界有色金屬,2000(8):21-23.MulilerSaltforHeatTransfer[J].ChemicalEngineering,1963,11:1166.VoznickH.P,.UhlTemperatureHeatingMediaMoltensaltasATransferMedium[J].ChemicalEngineeringProgress,1963,59(5):33-35.MathisJ.F.HowtoSelectMaterials[J].ChemicalEngineering1980,22:686.[26](日)綜研化學(xué)株式會(huì)社.載熱體手冊[M].合肥：中國科學(xué)技術(shù)出版社,1996.[27]張建忠.HTS高溫載熱體及其在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用 [J].化工科技,2000,8(4):52-54.感謝下載載精品CaseE.N,WhiteinMoltensalt[R].Bulletin,IndustrialChemicalsDiv,AmericanCyanamidCo.Cat'lingNitrateSaltTechnologyDevelopment[C].TheInternationalCorrosionForum,Toronto,Ontario,Canada,148:1-7.SinghJ.Heattransferfluidsandsystemsforprocessandenergyapplications:moltensalts[M].NewYork:M.Dekker,Inc.1985:223-240.GeiringerPL.Handbookofheattransfermedia[M].Huntington,N.Y:RE.KriegerPub.Co.,1962:208-213.JanzG.J.,TruongandPremeltingPropertiesoftheKNO3-NaNO2-NaNO3EutecticSystem[J].JournalofChemicalandEngineeringData,1983,28:201-202.[33]吳耀明，蘇明忠，杜森林.熔融鹽研究進(jìn)展[J].化工進(jìn)展，1995,8(5):5-7.KEARNEYD,KELLYB,HERRMANNU,etal.Engineeringaspectsofamoltensaltheattransferfluidinatroughsolarfield[J].Energy,2004,29:861-870[35]于建國，宋興福，潘惠琴，(LiNO3-KNO3-NaNO3-NaNO2)混合熔鹽及制備方法 [P].華東理工大學(xué):CN1263924A,2000.丁靜，魏小蘭，彭強(qiáng)等.一種熔融鹽傳熱蓄熱介質(zhì)及其制備方法[P].中山大學(xué):CNl01050355,2007. 'Randyofmoltencarbonatesaslatentheatthermalenergystoragematerials[J].ProceedingsoftheIntersocietyEnergyConversionEngineeringConference,1979,l(14):487-493.Randysalt-ceramicthermalstoragephase-changemedia[J].ProceedingsoftheIntersocietyEnergyConversionEngineeringConference,1983:1769-1774.感謝下載載精品Randycompositethermalstoragesystemsforindustrialapplications[J].EnergyTechnologyConferencem th:556-568.GaryJorgensen,PaulSchissol,Richard.BurrowsOpticalpropertiesofhigh-Temperaturematerialsfordirectabsorptionreceivers[J].SolarEnergyMaterials,1986,14(3-5):385-394.N.Araki,M.Matsuura,A.Makino,T.Hirata,and ofThcrmophysicalPropertiesofMoltenSalts:MixturesofAlkalineCarbonateSalts[J].InternationalJournalofThermopyhsics,1988,9(6):1071-1080.[42]辛嘉余，王華，何方，等.幾種碳酸鹽熔融體的粘度計(jì)算 [J].工業(yè)加熱.2006.35(1).L.Kourkova,Gsadovska.Heatcapacity,enthalpyandentropyofLi2CO3at303.15-563.15K[J].ThemochimicaActa,Shortcommunication2007,452(80-81).[44]魏小蘭，丁靜，廖敏，等.一種碳酸熔融鹽傳熱蓄熱介質(zhì)及其制備方法與應(yīng)用 [P].廣東宏達(dá)工貿(mào)集團(tuán)有限公司：CNl01289612,2008.[45]丁靜，魏小蘭，楊建平，等.一種含鋰碳酸熔融鹽傳熱蓄熱介質(zhì)及其制備方法與應(yīng)用 [P].中山大學(xué)：CNl01508888,2009.[46]高筠，毛磊，王嶺.CaCl2-NaCl熔鹽電解MnO2-Fe2O3制備FeMn4合金粉末[J].粉末冶金工業(yè)，2009,19(4):6-10.[47]敖先權(quán)，王華，魏永剛.熔融堿金屬碳酸鹽特性及其在能源轉(zhuǎn)化技術(shù)中的應(yīng)用 [J].化工進(jìn)展,2007,26(10):1384-1390.[48]BradshawRW,MeekerDE.High-temperaturestabilityofternarynitratemoltensaltsforsolarthermalenergysystems[J] .SolarEnergyMaterials,1990,21(1)：51-60.感謝下載載精品4.2.7熔鹽含量對材料儲(chǔ)熱密度的影響相變材料的相變潛熱是相變過程中單位質(zhì)量的物質(zhì)吸收或放出的熱量，通常由 DSC分析測得。圖4.10為不同熔鹽含量的試樣的差熱分析曲線。從圖4.10 （a）中的TG曲線可看出，室溫?100C、600?800C、800?900C溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)失重平臺(tái)。室溫?100C溫區(qū)失重對應(yīng)的是試樣中水分的揮發(fā)，在80.2C處出現(xiàn)吸熱峰；600?800C溫區(qū)失重是由于熔鹽出現(xiàn)熔融態(tài)，發(fā)生固液相變，這個(gè)過程有明顯的吸熱，在 646.8C出現(xiàn)吸熱峰；800?900C溫度范圍內(nèi)失重主要是熔融態(tài)的熔鹽蒸發(fā)流失，在這個(gè)階段，試樣的失重最嚴(yán)重。熔鹽含量不同的試樣同樣存在這種狀況。 當(dāng)熔鹽含量較多時(shí)，如圖4.10（b）、（c）、（d）圖，在升溫過程中，試樣中的熔鹽發(fā)生了相變出現(xiàn)明顯的吸熱峰， 但是由于熔鹽的導(dǎo)熱性能差，導(dǎo)致測試過程中溫度梯度的影響變大， 使得試樣的相變溫度有差異并且熔鹽含量大時(shí)有多個(gè)吸熱峰。儲(chǔ)熱密度是復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料的一項(xiàng)重要的性能指標(biāo)，表征單位質(zhì)量（體積）的復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料在吸熱一放熱過程中存儲(chǔ)的熱量。單位質(zhì)量復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料所儲(chǔ)存的總熱量利用公式可表示為 ：式中：Q—復(fù)合儲(chǔ)熱材料的單位質(zhì)量儲(chǔ)熱密度， kJ/kg;CSS—固體顯熱儲(chǔ)熱材料的比熱容，kJ/kg;CMS、CML一分別是潛熱儲(chǔ)熱材料固相和液相時(shí)的比熱容， kJ/（K?kg）;AHMf—潛熱儲(chǔ)熱材料相變時(shí)的潛熱；TSf—潛熱儲(chǔ)熱材料相變時(shí)的熔點(diǎn)，K;TS一最終指定溫度，K;MR—復(fù)合儲(chǔ)熱材料中熔融鹽材料（PCM）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％。從公式中可以看到，復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料所儲(chǔ)存的總熱量即儲(chǔ)熱密度是由相變材料的潛熱和基體材料的顯熱共同組成的。儲(chǔ)熱密度與相變材料的相變潛熱及含量有密切關(guān)系，相變潛熱越大，材料中含有的相變材料越多，材料的儲(chǔ)熱密度越大。同時(shí)，材料的儲(chǔ)熱密度感謝下載載精品也與基體材料的比熱容有關(guān)，比熱容越大，材料的顯熱部分就越大。所以，提高材料的儲(chǔ)熱密度要綜合考慮材料的顯熱和潛熱。通過對圖4.10的吸熱峰進(jìn)行積分計(jì)算得到試樣的相變潛熱。復(fù)合儲(chǔ)熱材料中熔融鹽材料(PCM)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以通過計(jì)算試樣燒結(jié)后質(zhì)量變化率來得到，也可以通過將熔鹽浸出測試質(zhì)量變化來得到。圖表4.1為不同熔鹽加入量1000C燒成試樣的相變潛熱和儲(chǔ)熱密度。通過表4.1可以看出隨著熔鹽的含量增加復(fù)合儲(chǔ)熱材料的相變潛熱也隨之增加；儲(chǔ)熱密度在熔鹽含量為50%時(shí)出現(xiàn)下降，這是因?yàn)槿埯}的比熱比尖晶石小，材料中顯熱儲(chǔ)熱部分明顯減小，復(fù)合儲(chǔ)熱材料的儲(chǔ)熱密度變小。4.3.5熔鹽配比對材料儲(chǔ)熱密度的影響圖4.21為不同熔鹽配比的試樣的差熱