高温相变蓄热电暖器
蓄放热性能试验研究
清华大学 刘 靖☆ 王 馨 张寅平 狄洪发 江 亿
摘要 对研制的高温相变蓄热电暖器的蓄放热性能进行了试验研究,结果表明该电暖器蓄热密度大,蓄放热性能稳定,蓄热时隔热性能好,放热时放热速率可满足普通供暖要求。
关键词 相变材料 蓄热 电供暖 电暖器
Exp e ri m e nt of h e a t c h a r gi n g a n d dis c h a r gi n g p e rf or m a n c e of a t h e r m a l st or a g e e l e c tri c h e a t e r wit h hi g h2t e m p e r a t ure
p h a s e c h a n g e m a t e ri a l
By Liu Jing★,Wang X in,Z hang Y in ping,Di H ong fa and Jiang Y i
Abst r a ct Tests t he heat charging a nd discharging perf or ma nce of t he elect ric heater developed by t he aut hors.The results show t hat t he heater has higher t her mal e nergy cap acity,stabler t her mal p erf or mance, a nd better heat insulation p erf or ma nce w hen heat charging,a nd its discharging rate of t her mal e nergy can meet heating need.
Keywor ds p hase cha nge material,t her mal st orage,elect ricity heating,elect ric heater
★Tsinghua University,Beijing,China
0 引言
为改善城市环境、缓解燃煤供暖造成的污染,国内一些城市鼓励采用天然气、电等清洁能源供暖。由于我国天然气储量有限、价格较高[1],因此,电供暖受到了人们的重视。
电供暖具有采暖区无污染、调节灵活、使用方便等优点,结合蓄热使用既可降低运行费用,又能对电网削峰填谷。研发性能优良的蓄热电暖器迫在眉睫。
国内外研究者对高温蓄热进行了大量研究。美国、法国、西班牙等国家的研究者对熔盐用于太阳能电站进行了研究[2];美、德等国家的研究者对共晶盐、陶瓷蓄热材料进行了研究[3];NASA从20世纪60年代起开始了空间太阳能热动力发电系统(solar dynamic power system,SDPS)的基础研究[4],该系统的关键技术之一就是高温蓄热技术。80年代开始在自由号空间站电源系统设计中考虑采用SDPS装置增加电功率,并在1994年底成功进行了2kW样机的地面试验,验证了SDPS可行性。NASA样机中蓄热器选用了80.5Li F19.5 CaF2共晶盐作为蓄热介质,其相变温度为1042 K,相变潜热为790kJ/kg。侯欣宾、邢玉明等对高温相变在空间站太阳能吸收器中的应用进行了研究[56]。
国内外学者对蓄热电暖器也进行了研究。https://www.doczj.com/doc/c912158129.html,croix和T.Duong于1997年提出了一种多层相变蓄热系统,用于电供暖可以平衡用电负荷[7];https://www.doczj.com/doc/c912158129.html,ouadi和https://www.doczj.com/doc/c912158129.html,croix对单层带有电热源的相变材料(p hase change material,PCM)蓄热
☆刘靖,男,1971年7月生,博士研究生,讲师
100080北京市2706信箱
(010)62536235
E2mail:liujing19@t https://www.doczj.com/doc/c912158129.html,
收稿日期:20031021
修回日期:20060103
单元的蓄放热性能进行了研究[8];英国、西班牙、德国学者研制出了以四氧化三铁为蓄热材料的显热蓄热式电暖器,用于家庭供暖,可以降低运行费用及对电网削峰填谷;1995年,张寅平等提出了一种民用相变蓄热电取暖器[9]。
综合国内外研究发现,高温相变蓄热仅局限于SDPS系统;显热蓄热式电暖器难以实现等温放热,放热速率衰减快,热舒适性较差;中温相变蓄热蓄热密度小。
笔者研发的高温相变蓄热电暖器[1011]利用相变材料将夜间廉价低谷电转化为热量蓄积起来,供白天供暖使用。该电暖器的优点有:1)体积小,潜热蓄热密度大。2)结构合理,蓄热时,隔热性能好;放热时,放热速率高。采用了保温及强化换热措施,既保证散热时散热表面温度不会过高(低于100℃),又保证了较大的散热速率。3)采用单元组装式设计,可根据供暖负荷的不同而随意组装,使用灵活。4)电暖器内无风扇,运行无噪声。5)对加热器实行时间控制和温度控制并举的方式,既保证加热用低谷电,又保证蓄热原件温度不过高。
1 试验介绍
1.1 高温相变材料选择
开发相变蓄热电暖器的关键技术之一是相变材料的合理选择。通过试验研究,选定T H576作为相变蓄热材料,其热物性参数见表1。根据笔者设计的相变蓄热电暖器样机的设计参数———设计供暖面积10m2、设计供暖面积热指标60W/m2及蓄热时段为23:00～次日7:00、供暖时段为23:00～次日23:00,选用相变材料30kg。
表1 蓄热材料TH576的热物性参数
固态比热容/ (kJ/(kg?K))相变温度/℃
潜热/
(kJ/kg)
密度/
(kg/m3)
导热系数/
(W/(m?℃))
1.0385765602700160
1.2 高温相变蓄热电暖器试验系统
图1为高温相变蓄热电暖器实物照片,图2为其结构图,测试系统见图3,温度测点布置见图4。
1.3 试验过程
分别采用1.1kW,1.4kW及1.7kW电加热功率进行该相变蓄热电暖器蓄放热性能试验。蓄放热过程中风门均关闭,放热过程保持16h(该电暖器实际使用中蓄热8h,放热16h),
数据采集仪
图1 高温相变蓄热电暖器
1纤维棉保温层 2容器 3格栅 4硅酸钙
保温层 5电加热器 6电源线 7高效保温
层 8可调节风口 9风道 10
进风口
图2 高温相变蓄热电暖器结构图
1电暖器 2时间、温度控制器 3铂铑铂热电偶(精度
0.1%) 4数据采集仪 5数据记录仪 6
调压器
图3 测试系统示意图
1保温层 2容器 3风道 4PCM 5电加热器
图4 温度测点布置示意图
每5min采存一次温度数据。
采用1.4kW电加热功率进行风道强化散热试验。蓄热及相变散热过程风门关闭,当相变材料T H576完全凝固时开启风门。利用热球风速仪每隔1h测定风口空气流速一次。
2 试验结果及分析2.1 蓄放热性能
该蓄热电暖器各电加热功率下的温度曲线见
图5～7。由温度曲线可以看出:1)完整的蓄热过程包括固体显热蓄热、潜热蓄热及液体显热蓄热;完整的放热过程包括液体显热放热、潜热放热及固体显热放热。2)T H576相变温区较小(570～578℃
)。3)在蓄放热过程中出现了明显的温度平台,机壳前外壁面温度不高于70℃,侧外壁面温度低于80℃,满足电暖器使用时的热舒适性及安全要求。
图8～10
为各电加热功率下该电暖器蓄放热
图5 加热功率1.1kW
时的温度曲线
图例同图5
图6 加热功率1.4kW
时的温度曲线
图7 加热功率1.7kW
时的温度曲线
图8 加热功率1.1kW
时的散热功率曲线
图9 加热功率1.4kW
时的散热功率曲线
图10 加热功率1.7kW 时的散热功率曲线
过程的散热功率曲线。由散热功率曲线可以看出,
该电暖器潜热散热功率基本恒定,固体显热散热功率下降较快,末端功率偏小,此时应采取措施强化散热。
表2为各电加热功率下该电暖器的试验结果。
表2 各电加热功率下的试验结果
电加热功率/kW
1.1 1.4 1.7PCM 固体加热时间/h 5.9 4.6 3.8PCM 固体熔化时间/h 5.7 3.4
2.9PCM 液体凝固时间/h 4.7 4.3 4.9PCM 固体放热时间/h
11.311.711.1放热过程平均散热功率/W
568571579蓄热效率/%
71
73
72
从中可以看出,各散热过程平均散热功率分别为
568W ,571W 及579W ,能够满足设计要求。蓄热电暖器蓄热性能的评价可以用其蓄热效率(定义为蓄热过程电暖器实际蓄热量占总耗电量的百分数),理想的蓄热效率因各地分时电价政策不同而有所不同。例如,北京分时电价优惠政策为:23:00～次日7:00低谷电价为0.20元/(kWh ),其余时
间为0.44元/(kWh )。为了充分利用夜间廉价电,则在北京地区使用蓄热电暖器蓄热效率应高于
66.7%。试验表明,该电暖器蓄热效率分别为71%,73%及72%,均高于66.7%,说明在北京地区使用该电暖器可以实现降低供暖费用,对电网削峰填谷之目的。目前,我国实行分时电价政策的地区分时时段大多与北京相同,因此该电暖器也可以用于其他地区。
蓄热电暖器应在8h 内完成蓄热(23:00～次日7:00),该电暖器加热功率为1.4kW 时加热时间接近8h ,说明该加热功率合适。2.2 风道强化散热
风门开启时蓄热电暖器蓄放热过程各测点温度曲线见图11。从图中可以看出,打开风门后,风道内壁面、风道内及机壳前外壁面温度显著降低,这是由于烟囱效应使得风道内空气对流换热得到了强化
。
图11 风门开启时蓄热电暖器各测点温度曲线
图12为风门开启与关闭时对应的散热功率曲
线。从图中可以看出,风门开启初期散热功率明显增大,在后期与风门关闭时散热功率接近直至相等。这是因为打开风门初期通道内空气温度高,通道内空气热压大、流动快,表面传热系数大,
装置内
图12 风门开启与关闭时的散热功率曲线
保温层外表面与通道内空气温差大,导致散热迅速;而在后期,随着内保温层外表面温度降低,通道
内空气温度降低,热压减小、流动变缓,表面传热系数变小,传热温差变小,导致散热变缓。图13为风门开启时的出风口风速,从中可以看出风门开启9h 以后的空气流速变化很小
。
图13 风门开启时风门处风速曲线
试验表明:1)打开风门可以在一定程度上强化散热,在风门开启阶段其平均散热功率从关闭时
的508W 强化为546W ,散热强化达7.8%;2)只靠风道内的空气自然流动不能完全满足装置整个放热阶段的强化散热。3 结论3.1 该蓄热电暖器蓄放热过程平均散热功率能够
满足供暖要求,相变阶段散热功率基本恒定,显热阶段散热功率变化较大。3.2 开启风门后在一定放热时段内(9h )可以强化散热,平均散热功率由508W 强化为546W ,散
热强化达7.8%;9h 后散热强化不明显。
3.3 高温相变蓄热器可以实现电网的削峰填谷,有利于国家电力的有效利用。参考文献
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(2):17
(下转第52页)
其传热损失和冷风渗透可达40%左右,因此窗的保温尤为关键。目前阳台装修的普遍做法是采用铝合金单层玻璃窗封闭,由于太阳的短波辐射可直接透过平板玻璃,而且铝合金材料传热系数(K= 6.4W/(m2?℃))又较大,因此可通过以下措施来减少窗户的热损失。
1)如有条件可选用双层玻璃构造或中空玻璃,使用中空玻璃(12mm)代替3mm普通玻璃可减少供暖能耗22%～28%[6]。
2)选用传热系数较小的塑钢玻璃窗或塑料窗。PVC塑料窗的传热系数仅为0.14W/(m2?℃),是目前热损失最小的一种窗。
3)采用性能好的窗框密封条,以提高窗户的气密性。
4)对东西向窗应采用热反射玻璃或反射阳光涂膜。
2.2.3 设置推拉门
建筑施工时,将阳台封装好后,可预留2个墙垛,住户在装修时加装推拉门,这样在冬夏季节阳台无人时,关闭推拉门以改善居室的热环境,而在过渡季节或人员在厨房操作时,为了不使阳台温度太高(或太低),可打开推拉门,让室内较低(高)温度的空气不断进入阳台间,形成两空间空气的自然对流,达到换热的目的。
2.2.4 遮阳处理
资料显示,建筑物有无遮阳,其室内外温差最大可达到2℃,因此对用作厨房的封闭阳台窗采取外遮阳措施,室外遮阳的透过能量可比单层玻璃窗下降88%[6]。
2.2.5 增加贮热
阳台空间的墙体和地面都是贮存热量的部位,因此可以用一些蓄热系数大的装饰材料进行装修,比如墙砖、地砖和石材等[711]。
3 结论
阳台是住宅建筑中的重要组成部分,阳台封闭后作为居室的延伸部分,其热环境问题应当引起人们的重视,本文提供的封闭阳台的测试数据以及热工设计方案,可为建筑热环境与节能研究提供依据,并为建筑师的建筑节能设计提供参考。
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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
相变蓄热技术在热泵中的应用 汪南，杨硕，朱冬生 （华南理工大学化学与化工学院传热强化与过程节能教育部重点实验室，广州， 510640） 摘要：本文综述了蓄热技术的研究进展及其在热泵中的应用，并重点介绍了一种相变蓄热式热泵热水器，最后对这种技术的发展进行了展望。 关键词：蓄热相变热泵热水器 0 前言 能源是一个国家经济增长和社会发展的重要物质基础，随着人类对能源的需求量不断增大，能源问题越来越引起人们的重视。但是，大多数能源存在间断性和不稳定性的特点，导致大量热能在时间与空间匹配上的不平衡性，从而使得一方面能源短缺，另一方面又有大量余热被白白浪费。因此，合理利用能源、提高能源利用率是当务之急。 蓄能技术就是采用适当的方式，利用特定的装置，将暂时不用的或者多余的热能通过一定的储能材料储存起来，等到需要时再利用的方法，是提高能源利用效率和保护环境的重要技术。相变蓄热技术在太阳能、工业余热、废热利用以及电力调峰等方面具有很大的潜在应用优势，近年来引起了众多科研工作者的重视。 1 蓄热技术的研究进展 1983年，美国Telkes博士在蓄热技术方面做了大量工作[1]。她对水合盐，尤其是十水硫酸钠(Na2S04?10H2O)进行了长期的研究，对Na2S04?10H2O的相变寿命进行了多达1000次的实验，并预测该材料可相变2000次，并在马萨诸塞州建起了世界上第一座PCM被动太阳房。20世纪70年代早期，日本三菱电子公司和东京电力公司联合进行了用于采暖和制冷系统的相变材料的研究，他们研究了水合硝酸盐、磷酸盐、氟化物和氯化钙。在相变材料应用方面，他们特别强调制冷和空调系统中的储能。东京科技大学工业和工程化学系的Yoneda等人研究了一系列可用于建筑物取暖的硝酸共晶水合盐，从中筛选出性能较好的MgCl2?6H20和Mg(NO3)2?6H2O共晶盐(熔点59.1℃)。位于Ibaraki的电子技术实验室对相变温度范围为200～300℃的硝酸盐及它们的共晶混合物进行了研究。德国GawronK和Schroder J在对-65～0℃的温度范围内相变性能的研究后，推荐在储冷中采用NaF-H20共晶盐(-3.5℃)；在低温储热或热泵应用中采用KF?4H20；在建筑物采暖系统中，采用CaCl2?6H20(29℃)或Na2HP04(35℃)。Krichel绘制了大量PCMs的物性图表。他认为石蜡、水合盐和包合盐(elath-rate)是100℃以下储能用相变材料的最佳候选材料。 我国对蓄热相变的理论和应用也进行了广泛的研究[2-9]，中国科学技术大学从1978年开始进行相变储热的研究，陈则韶、葛新石、张寅平等人[10～12]在相变材料热物性测定和相变过程导热分析方面做了大量工作，申请了多项专利。1983年，华中师范大学阮德水等[13]对典型的无机水合盐Na2S04?10H2O
相变储热材料的制备与应用 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 一、相变材料在国内外的发展状况 国外对相变储能材料的研究工作始于20世纪60年代。最早是以节能为目的，从太阳能和风能的利用及废热回收，经过不断的发展，逐渐扩展到化工、航天、电子等领域。近年来最主要的研究和应用集中在建筑物的集中空调、采暖及被动式太阳房等领域。国外研究机构和科研人员对蓄热材料的理论研究工作，尤其是对蓄热材料的组成、蓄热容量随热循环变化情况、相变寿命、储存设备等进行了详细的研究，在实际应用上也取得了很大进展。 相对于已经进入实用阶段的发达国家，我国在20世纪70年代末80年代初才开始对蓄热材料进行研究，所以国内相变储能材料的理论和应用研究还比较薄弱。上世纪90年代中期以来，国内研究重点开始转向有机相变材料和复合定形相变材料的研究开发。 二、相变储热材料的分类 （1）从材料的化学组成来看，主要分为无机类相变材料和有机类相变材料，而在课堂上我们主要讲解的是有机类相变材料。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)根据使用的温度不同又可以分为高、中、低温相变储热材料。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。 （3）从蓄热过程中材料相态的变化方式来看，可分为固液、固气、液气、固固四种相变。由于固气和液气两种方式相变是有大量气体产生，使材料的体积变的很大，所以实际中很少采用这两种方式。 三、相变材料的分类选择因素 （1）合适相变温度； （2）较大的相变潜热； （3）合适的导热性能；
1 引言 1．1 概述 能源是人类赖以生存的基础，随着全球工业的迅猛发展，能源问题越来越为人们所关注。但是在许多能源利用系统中（如太阳能系统、建筑物空调和采暖系统、冷热电联产系统、废热利用系统等）存在着能量供应和需求之间时间性的差异，即存在着供能和耗能之间的不协调性，从而造成了能量利用的不合理性和大量浪费。有效解决这些问题的技术途径之一就是采用储能系统，它是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，是合理利用能源及减轻环境污染的有效途径，是广义热能系统优化运行的重要手段，而且使相应系统可按平均负荷设计，节约系统的初投资，对电网负荷峰、谷时间段电价分计的地区，它还可降低系统的运行费用。 热能储存的方式主要有显热储热、潜热储热和化学反应储热等三种。显热储热主要是利用蓄热材料的温度变化来储存热能，其蓄热密度小，温度波动较大。但这种蓄热材料本身可以从自然界直接获得，如水，岩石活卵石材料等，化学稳定性好，价廉易得。在传热方面，可以采用直接接触式换热，或者传热流体本身就是蓄热介质，因而蓄、放热过程中强化传热技术相对比较简单，成本低。 潜热储热也称相变蓄热，是利用相变材料（PCM）的相转变潜热进行热能储存，具有蓄热密度高、温度波动小（储、放热过程近似等温）、过程易控制等特点[1-3]。发生的相变过程有四种，常被利用的相变过程有固-液、固-固相变两种类型，而固-气和液-气相变虽然可以储存较多热量，但因气体占有的体积大，使体系增大，设备复杂，所以一般不用于储热。固-液相变是通过相变材料的熔化过程进行热量储存，通过相变材料的凝固过程来放出热量。而固-固相变则是通过相变材料在发生相变时固体分子晶体结构有序-无序的转变而可逆地进行储、放热。 化学反应储热是利用可逆化学反应通过热能与化学热的转换储热的，它在受热和受冷时可发生可逆反应，分别对外吸热或放热，这样就可把热能储存起来。其主要优点是蓄热量大，而且如果反应过程能用催化剂或反应物控制，可长期蓄存热量。 综合比较三种热能储存方式，相变蓄热以其储热密度大、蓄热器结构紧凑、体积小、热效率高、吸放热温度恒定、易与运行系统匹配、易于控制等突出的优点，日趋成为储热系统的首选系统，在许多节能和新能源利用领域具有诱人的应用前景，因而对相变蓄
相变蓄热球 基本原理： 相变蓄热是依靠物质相变过程（固－液态转化）中必须吸收或放出大量相变潜热的物理现象进行能量的存储和释放。由于单位体积的相变蓄热材料能够蓄存的能量远远大于单位体积的显热蓄能材料能够承受的范围，因此相变蓄热材料具有极大的应用范围。但合适的相变材料研发一直是全世界的热点和难点。 经过长期研究，开发出具有完全自主知识产权的中温相变蓄热材料SXC-CZ。该蓄热材料依靠物质相变过程中转移大量相变潜热，可提供79摄氏度供热平台，蓄能能力达到同体积常压水的7倍。 相变蓄热球是相变蓄热产品和相变蓄热应用工程中最基础的结构产品。它以良好的热传导材料为载体，填充锦立独有的SXC－CZ相变蓄热材料，在保持良好的相变蓄热性能的情况下，大大方便了产品的安装和工程的实施，它可广泛应用于各种蓄热产品和场所，在相同的效能下，它比取代传统的水蓄热体积将缩小7倍以上。
1． 79摄氏度的相变温度满足多种蓄热要求 2．优秀的蓄热性能，在相同体积下，蓄热能力是石蜡的3倍 3．良好的热传导性，热传导速度是石蜡10倍 4．物理性能非常稳定，可长期使用无衰减 5．标准化设计，易于蓄热产品的开发和蓄热工程中的应用基本参数： 二、 蓄热球产品说明 蓄热球又称球状蓄热体，蓄热小球具有热震稳定性好、蓄热量大、强度高、易清洗、可重复利用等优点。适用于气体及非气体燃料工业炉的蓄热球燃烧系统选用。
联盛高效蓄热球，比表面积可达到240m2/m3。众多蓄热小球将气流分割成很小流股，气流在蓄热体中流过时，形成强烈的紊流，有效的冲破了蓄热体表面的附面层，又由于球径很小，传导半径小、热阻小、密度高、导热性好，故可实现蓄热式烧嘴频繁且快速换向的要求。 蓄热球可利用20~30次/h的换向，高温烟气流经蓄热体床层后内便可将烟气降至130℃左右排放。 高温煤气和空气流经蓄热体在相同路径内即可分别预热到 仅比烟气温度低100℃左右，温度效率高达90%以上。 因蓄热小球体积十分小巧，加之小球床的流通能力强，即使积灰后阻力增加也不影响热换指标。 蓄热球具有抗氧化、抗渣性强的特点。 蓄热球主要用于冶金行业热风炉蓄能蓄热用的耐火球。蓄热球具有纯度、高强度大、热震稳定性好,使用寿命长等优点，蓄热球是一种以AL2O3、高岭土、合成骨料，莫来石晶体等材质制成。按照滚制和机压成型法两种。该产品具有强度高、抗热震性优良、更换清洗方便、使用寿命长等优点。蓄热瓷球主要有陶瓷小球、多孔圆柱瓷球、多孔圆瓷球三种，该产品具有耐高温、抗腐蚀、热震稳定性好、密度高、热阻小、强度高、蓄放热量大、导热性能好等显著优点，特别适应于空气分离设备蓄热器和钢铁厂高炉煤气加热炉作蓄热填料，该技术是通过对煤气和空气进行双预热，即使低热值的劣质
相变蓄热材料综述 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
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、潜热蓄热和化学反应蓄热三种．显热蓄热是利用物质的温度升高来存储热量的．利用陶瓷粒、水、油等的热容进行蓄热，把已经高温或低温变换的热能贮存起来加以利用，如固体显热蓄热的炼铁热风炉、蓄热式热交换器、蓄热式燃烧器等，通常的显热蓄热方式简单，成本低，但储存的热量小，其放热不能恒温的缺点化学反应蓄热是指利用可逆化学反应的结合热储存热能．发生化学反应时，可以有催化荆，也可以没有催化剂一种高密度高能量的蓄热方式，它的储能密度一般高于显热和潜热，此种储能体系通过催化剂和产物分离易于能量长期储存．潜热蓄热（相变蓄热）是利用物质在凝固／熔化、凝结／气化、凝华／升华以及其他形式的相变过程中，都要吸收或放出相变潜热的原理来进行能量储存的技术．利用相变材料相变时单位质量（体积）潜热，蓄热量非常大能把热能贮存起来加以利用，如空间太阳能发电用蓄热器，深夜电力调峰用蓄热器，其储能比显热一个数量级，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
浅谈相变储能材料的热能储存技术及其应用 云南师范大学能环学院再生B班马侯君（12416181） （云南师范大学太阳能研究所 650500） 摘要：由于相变储能材料具有储能密度高、储能放能近似等温、过程易控制等特点，因此，采用相变储能材料的热能储存技术是提高热能转化和回收利用效率的重要途径，也是储存可再生能源的有效方式之一。鉴于可供选用的相变储能材料种类多、相变温度范围大，使其在许多工程应用中具有较大的吸引力，筒要介绍利用相变储能材料的热能储存技术及其在工程中的多种应用。本文对热能存储技术的主要类型和技术原理进行了简要介绍，讨论了建筑采暖系统中热能 存储技术的应用现状及发展的趋势。 关键词：相变储能材料热能储存技术工程应用建筑采暖 1 引言 利用相变储能材料的热能储存技术是协调能源供求矛盾、提高能源利用效率和保护环境的重要技术，也是储存和回收利用短期或长期需求能源的一种有效途径。它在工业与民用建筑的采暖、空调、温室、太阳能热利用、工业生产过程的热能回收和利用等多个领域得到了广泛的应用，并已逐步成为世界范围高度重视的研究领域。特别是随着相变储能材料的基础和应用研究的不断深入，利用相变储能材料的热能储存技术的应用深度和广度都将不断拓展。为此，本文着重介绍相变储能材料及其研究，以及利用各种相变储能材料的热能储存技术在工程中的多种应用。 2 相变储能材料及其研究 相变储能材料的种类 人们对相变储能材料的研究可以追溯到20世纪70年代，近几十年来国内外研究人员对相变储能材料的研究和开发进行了大量的研究工作，取得了一定的研究成果，得到了具有温度变化小、储能密度大、过程易控制并适于利用材料的相变潜热进行热能储存的多种相变储能材料。根据其相变形式可分为固-液相变储能材料、固-固相变储能材料、固-气相变储能材料、液-气相变储能材料4类，虽然固-气相变和液-气相变具有的相变热大，但其体积上的大变化使相变储能系统变得复杂和不实用，因此，后两种相变储能材料在实际应用中很少被选用，应用较多的相变储能材料主要是固-液相变储能材料和固-固相变储能材料两类。 固-液相变储能材料 在固-液相变储能材料中，主要有无机相变储能材料、有机相变储能材料及其共融混合物3类。 (1)无机相变储能材料 无机相变储能材料包括结晶水合盐、熔融盐、金属合金和其它无机物。其中，水合盐是适于温度范围在 0"--150℃的潜热式储存的典型无机相变储能材料，它也是中低温相变储能材料中重要的一类，其优点是价格便宜、单位体积储能密度大、一般呈中性；缺点是过冷度大和易析出分离，需要通过添加成核剂和增稠剂进行处理。常用作相变储能材料的结晶水合盐热物理性能见表1。 表1 常用作相变储能材料的结晶水合盐热物理性能
第18卷第5期2000年10月 低温与特气L ow T emper ature and Specialty Gases V ol.18,No.5 O ct.,2000 工艺与设备 蓄冷材料相变温度与相变潜热实验研究 X 方贵银 (中国科学技术大学热科学与能源工程系,安徽合肥 230027) 摘要:阐述了自行研制的蓄冷材料相变温度与相变潜热实验装置的特点,并在该实验装置上测试了蓄冷材料的相变温度和相变潜热,获得了较准确的结果。该方法简单易行,可用于工程上测量相变蓄冷材料的热物性。关键词:蓄冷空调;蓄冷材料;相变温度;相变潜热;实验测试 中图分类号:T B64 文献标识码:A 文章编号:1007-7804(2000)05-0019-03 1 前 言 相变蓄冷材料热物性及其工作性能的研究具有重要的意义。材料的热物性及工作性能既是衡量其性能优劣的标尺,又是其应用系统设计及性能评估的依据。 测定相变温度、相变潜热及比热的方法可分为三类: 1.一般卡计法[1,2] ; 2.差热分析法(Differential Thermal Analy sis ,简称DT A )[3]; 3.示差扫描量热计法[4](Differential Scanning Calorimetry,简称DSC),它利用示差扫描量热计, 可以绘制相变材料整个相变过程中的能量-时间曲线。由于实验条件限制,下面采用的实验方法与典型方法不完全相同,可用于工程上进行蓄冷材料的性能测试。 2 蓄冷材料相变温度的测试 2.1 实验装置与实验方法 图1为实验装置图。实验装置主要由XWC-301自动平衡记录仪、铜—康铜热电偶、冰瓶、保温瓶、蓄冷材料(PCM ) 等构成。 图1 测试蓄冷材料相变温度的实验装置 1.保温瓶; 2.高密度聚乙烯塑料球; 3.相变蓄冷材料(PCM ); 4.冰水混合物; 5.铜—康铜热电偶; 6.保温材料; 7.导热油; 8.冰瓶; 9.自动平衡记录仪。 该实验采用冷却的方法测定蓄冷材料的相变凝固温度。它是将热电偶插入相变蓄冷球内,并将相变蓄冷球放入冰水混合物内冷却,由平衡记录仪记录热电偶由于相变蓄冷材料温度变化而引起的热电 势变化,然后由热电势转换成温度,得出蓄冷材料温度变化曲线。2.2 实验结果与分析 图2为某公司生产的蓄冷球内蓄冷材料的冷却 X 收稿日期:2000-08-28
花岗岩高温力学性能 国内外学者对岩石在常温、高温高压下的各种物理力学性能进行了研究。Alm等考察了花岗岩受到不同温度热处理后的力学性质，并对花岗岩在温度作用下微破裂过程进行了讨论；张静华等对花岗岩弹性模量的温度效应和临界应力强度因子随温度的变化进行了研究；寇绍全等系统地研究了经过热处理的Stripa花岗岩的力学特性，得到了工程中需要的基本力学参数；林睦曾等研究了岩石的弹性模量随温度升高而变化的情况；Oda等研究了在温度作用下岩石的基本力学性质；Lau研究了较低围压下花岗岩的弹性模量、泊松比、抗压强度随温度的变化规律以及破坏准则；许锡昌等通过试验，初步研究了花岗岩在单轴压缩状态下主要力学参数随温度（20～600℃）的变化规律；朱合华等通过单轴压缩试验，对不同高温后熔结凝灰岩、花岗岩及流纹状凝灰角砾岩的力学性质进行了研究，分析比较3种岩石峰值应力、峰值应变及弹性模量随温度的变化规律，并研究了峰值应力与纵波波速、峰值应变与纵波波速的关系。 1.高温下花岗岩力学行为研究 张志镇在《花岗岩力学特性的温度效应试验研究研究》一文中以花岗岩（采自山东省兖州矿区济二井，主要成分为长石，以含钙钠长石为主，有部分钾长石，同时含有部分伊利石、辉石和少量其他矿物。加工成直径为25mm，高为50mm的圆柱体）为研究对象，在进行实时高温作用下（常温～850℃）单轴压缩试验。得到的应力－应变曲线亦大致经历4个阶段：压密阶段、线弹性阶段、弱化阶段和破坏阶段。由图1可以看出，实时高温作用下花岗岩的应力-应变曲线形状几乎一致，非弹性变形过程相对较短，当应力达到峰值时，岩样迅速破裂，呈脆性破坏；温度升高，直线段的斜率降低，表明弹性模量随着温度的升高而降低；温度超过550℃以后，峰值明显减小，轴向应变呈现出增大的趋势，主要是因为岩样的脆性减弱而延性增强。从热-力学的角度，当温度升高时，岩石晶体质点的热运动增强，质点间的结合力相对减弱，质点容易位移，故塑性增强而强度降低。
第31卷第5期2006年10月 昆明理工大学学报(理工版)Journal of Kun m ing University of Science and Technol ogy (Science and Technol ogy )Vol .31 No .5 Oct .2006 收稿日期:2005-09-09.基金项目:云南省自然科学基金重点项目(项目编号:2002C0003Z ). 第一作者简介:张兴雪(1979～),女,在读硕士生.主要研究方向:新型能源材料. 一种新型高温复合相变蓄热材料的制备 张兴雪,王华,王胜林,张翅远 (昆明理工大学电力工程学院,云南昆明650051) 摘要:采用粉末烧结工艺将相变材料Na 2CO 3和基体材料Mg O 进行复合,制成一种新型高温复合相变蓄热材料.通过XRD 和TG ?DT A 分析,结果表明:由Na 2CO 3/Mg O 构成的复合相变蓄热材料具有良好的化学相容性,在845℃时出现吸热峰.通过对其蓄热密度的计算可知:制备成的蓄热材料具有蓄热密度高的特点,能够实现高温蓄热. 关键词:相变材料;高温蓄热;潜热蓄热 中图分类号:TK02文献标识码:A 文章编号:1007-855X (2006)05-0017-03 Prepara ti on of a New Com posite La ten t Therma l Energy Storage M a ter i a l a t H i gh Te m pera tures ZHAN G Xi ng 2xue ,W AN G Hua,W AN G She ng 2li n,ZHAN G Ch i 2yuan (Faculty of Electric Po wer Engineering,Kun ming University of Science and Technol ogy,Kun ming 650051,China ) Abstract:A ne w type of high te mperature phase change material was obtained thr ough the powder sintering method,compounding Mg O as matrix and Na 2CO 3as phase change material .XRD analysis sho ws that the mate 2rial has g ood che m ical compatibility and TG -DT A analysis shows that an endother m ic peak arises at 845℃.Calculati ons indicate that the composite PC M is characterized by high ther mal energy st orage density and heat st orage at high te mperatures . Key words:phase change material (PC M );heat st orage at high te mperatures;latent -heat ther mal st orage 0引言 常用的高温蓄热材料可分为显热式和潜热式.显热式高温蓄热材料具有性能稳定、价格便宜等优点,但其蓄热密度低,蓄热装置体积庞大;潜热式高温蓄热材料虽然存在着高温腐蚀、价格较高等问题,但因其蓄热密度高,蓄热装置结构紧凑,而且吸—放热过程近似等温,易于运行控制和管理,因而引起人们极大的关注[1]. 在高温蓄热方面,其核心为高温蓄热介质的选择.潜热蓄热介质主要有无机盐和金属等,其中在无机盐潜热蓄热介质中以碱金属碳酸盐的效果最好,它们在温度范围、蓄热密度以及稳定性等方面都比较适宜,价格也比较低廉[2].选用Na 2CO 3与Mg O 制备相变蓄热材料,采用直接接触换热方式,不需要换热器,能减少蓄热材料用量和缩小容器尺寸,因而可以较大幅度提高蓄热系统的经济性.同时这种高温复合相变蓄热材料对提高能源利用率和开发新能源都具有重要的意义. 1实验 1.1原料的选择 无机盐/陶瓷基复合相变蓄热材料,在结构上是把相变材料和陶瓷基体材料纯机械性地复合在一起,相变材料的熔化和凝固过程是在陶瓷基体材料中进行,所以对相变材料和陶瓷材料的选择相当苛刻.首先保证二者在高温下有良好的化学相容性和化学稳定性;二是熔融盐与陶瓷体间要有较好的润湿特性;三是
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、潜热蓄热和化学反应蓄热三种．显热蓄热是利用物质的温度升高来存储热量的．利用陶瓷粒、水、油等的热容进行蓄热，把已经高温或低温变换的热能贮存起来加以利用，如固体显热蓄热的炼铁热风炉、蓄热式热交换器、蓄热式燃烧器等，通常的显热蓄热方式简单，成本低，但储存的热量小，其放热不能恒温的缺点化学反应蓄热是指利用可逆化学反应的结合热储存热能．发生化学反应时，可以有催化荆，也可以没有催化剂一种高密度高能量的蓄热方式，它的储能密度一般高于显热和潜热，此种储能体系通过催化剂和产物分离易于能量长期储存．潜热蓄热（相变蓄热）是利用物质在凝固／熔化、凝结／气化、凝华／升华以及其他形式的相变过程中，都要吸收或放出相变潜热的原理来进行能量储存的技术．利用相变材料相变时单位质量（体积）潜热，蓄热量非常大能把热能贮存起来加以利用，如空间太阳能发电用蓄热器，深夜电力调峰用蓄热器，其储能比显热一个数量级，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蓄热材料。混合类又可分为:有机混合类、无机混合类及无机一有机混合类。 根据使用温度范围的不同，潜热蓄热材料（相变蓄热）又可分为分为高、中、低温三种． 1低温相变蓄热材料 低温相变蓄热材料主要有无机和有机两类无机相变材料主要包括结晶水合盐、熔融盐、金属或合金．结晶水合盐通常是中、低温相变蓄能材料中重要的一类，具有价格便宜，体积蓄热密度大，熔解热大，熔点固定，热导率比有机相变材料大，一般呈中性等优点．但在使用过程中会出现过冷、相分离等不利因素，严重影响了水合盐的广泛应用决过冷的办法主要有两种，一种是加入微粒结构与盐类结晶物相类似的物质作为成核剂．例如，Dr．Telkes经过千余次试验后发现在Na2SO。·10HzQ中加入硼酸能明显地降低过冷度；另一种是保留一部分固态相变材料，即保持一部分冷区，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臵有助于减少相分离；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
304 不锈钢高温力学性能的物理模拟 关小霞田建军杨健 指导教师：杨庆祥胡宏彦博士 燕山大学材料科学与工程学院 摘要：采用Gleeble-3500热模拟试验机对304 不锈钢的高温力学性能进行了物理模拟。对模拟结果中应力-应变曲线进行分析，并结合断口附近组织形貌的观察，得出结论：金属的极限应力随温度升高呈下降趋势；在δ-Fe向γ-Fe转变的某一温度，金属塑性急剧下降；对断口附近金相组织及SEM分析，推测晶界处可能存在着元素偏聚或析出相现象。 关键词：304不锈钢；力学性能；物理模拟 1.前言： 双辊铸轧不锈钢薄带技术是目前冶金及材料领域的前沿技术之一[1]，是直接用钢水制成2-5mm厚薄带的工艺过程。该技术可以大大简化薄带钢的生产流程，降低生产成本，并形成低偏析、超细化的凝固组织，从而使带材具有良好的性能，被公认为钢铁工业的革命性技术[2、3]。但是，不锈钢经铸轧后，薄带表面会形成宏观的裂纹，从而降低不锈钢薄带的力学性能，影响其质量[4-6]。 国内外在双辊铸轧不锈钢薄带技术上已经开展了一些研究工作。文献[7]对比了铸轧铁素体和奥氏体不锈钢薄带；文献[8、9]对铸轧304不锈钢薄带过程中高温铁素体的溶解动力学进行了研究；文献[10]对不锈钢薄带铸轧过程中凝固热参数和组织进行了研究；文献[11-14]对不锈钢薄带铸轧过程中的流场和温度场进行了数值模拟；文献[15]对铸轧304不锈钢薄带的力学性能进行了研究。文献[16]对304不锈钢在加热过程中的高温铁素体形核与长大和夹杂物在固－液界面的聚集进行了原位观察；文献[17]对薄带铸轧溶池液面进行了物理模拟；文献[18]对铸轧不锈钢薄带过程的凝固组织、流场、温度场及热应力场进行了数值模拟。但是，缺少对铸轧不锈钢薄带表面与内部裂纹的生成机理、演变规律以及预防措施方面的研究。 在高温性能物理模拟方面，国内外也有不少研究。文献[19]应用THERMECMASTOR-Z热加工模拟机对奥氏体不锈钢的高温热变形进行了模拟试验；文献[20]利用Gleeble-1500试验机对铸态奥氏体不锈钢在1000-1200℃温度区间进行了热压缩试验；文献[21]从位错理论角度出发，对高钼不锈钢热加工特征与综合流变应力模型进行了研究。但是，对铸轧不锈钢薄带高温力学性能的物理模拟方面的研究却极少。
第41卷 第5期 2006年5月 钢铁 Iron and Steel Vo l.41,N o.5 M ay 2006 CSP 板坯(Q235B )高温力学性能试验研究 吴光亮1,3, 孙彦辉2, 周春泉1, 蔡开科2, 李正邦3 (1.涟源钢铁集团有限公司总工办,湖南娄底417009; 2.北京科技大学冶金学院,北京100083; 3.钢铁研究总院工艺所,北京100081) 摘 要:采用G leeble1500对CSP 连铸坯(Q 235B )进行了热模拟研究;分析了试验温度为800、900、1100℃的横、纵向试样的组织和断口形貌及晶界的元素偏析和夹杂物。结果表明:CSP 生产的Q 235B 连铸坯在600～1320℃间存在2个脆性温度区,即1320～1200℃的第Ⅰ脆性温度区域和600～1000℃的第Ⅲ脆性温度区域;在1000～1200℃温度范围内,Q 235B 钢具有良好的塑性。而在800℃时试样的Z 值为8.46%。Q 235B 钢的第Ⅲ类脆性区的脆化原因:一方面是形变诱导铁素体呈网状析出,产生应力集中;另一方面是奥氏体低温区域发生的氮化物(A lN )析出产生的晶界脆化。A lN 在奥氏体晶界的析出,在拉伸力的作用下易形成应力集中源,使空洞形成、长大并聚集,是铸坯裂纹源。 关键词:CSP 板坯;Q 235B ;高温力学性能;扫描电镜 中图分类号:TG 113.25 文献标识码:A 文章编号:0449-749X (2006)05-0073-05 Study on High Temperature Mechanical Properties of CSP Q235B Slab W U Guang -liang 1,3, S UN Yan -hui 2, ZH OU Chun -quan 1, CAI Kai -ke 2, LI Zheng -bang 3 (1.Chief Enginee r Office ,Liany uan I ron and Steel G ro up Co.L td.,L oudi 417009,Hunan ,China ; 2.M e tallurgy Scho ol ,U niver sity o f Science and Technolo gy Beijing ,Beijing 100083,China ; 3.T echno log y Re sear ch Institute ,Central Iro n and S teel Research Institute ,Beijing 100081,China ) A bstract :T he hig h tempera ture mechanical pro per ties o f CSP slab have been inv estiga ted by Gleeble1500ho t simula -to r.T he ho rizontal and ve rtical section of sam ple s we re o bser ved by optical micr oscope and SEM a t 800℃,900℃,1100℃.T he mor pholog y of fr acture w as analyzed by T EM ,and seg reg ation at gr ain bo unda ries and inclusions hav e been analyzed by X EDS.T he te st results show ed that there a re tw o tempe rature ar eas of brit tlene ss fo r slab produced by CSP within 600～1320℃,the fir st temperature ar ea o f brittlene ss (Ⅰ)is 1320～1200℃,the seco nd temper ature area of brittleness (Ⅲ)is 600～1000℃,the steel is plastic within 1000～1200℃,and Z =8.46%at 800℃.T he re are tw o r ea so ns fo r Ⅲtemperature area o f brittlene ss ,the first is the str ess co ncentrated caused by precipitatio n o f defor mation induced fer rite ,the seco nd is precipita tion of nitride (AlN )at austenitic boundaries ,and the essence of cr acking of CSP slab is the nitride (A lN )pr ecipitatio n at austenitic g rain bo undarie s ,making stress co ncentra ted and vo ids fo rmed ,g rew up and ag g rega ted. Key words :CSP slab ;Q 235B ;hig h tempera tur e mechanical pro pe rties ;SEM 作者简介:吴光亮(1966-),男,博士后,教授级高级工程师; E -mail :kedasan99@https://www.doczj.com/doc/c912158129.html, ; 修订日期:2005-10-13 钢的高温力学性能是指不同钢种在凝固点到600℃温度区间的力学特性,它表征凝固过程中铸 坯受到应力时抵抗变形和裂纹的能力,是确立连铸工艺参数如冷却与温度控制制度的重要依据[1]。因此,钢的高温力学性能一直是国内外连铸工作者关注的热点问题。 CSP 薄板坯连铸连轧工艺是一项正在不断创新的新工艺。对该工艺相关的基础理论探索也是目前冶金界研究的焦点。对CSP 连铸坯高温力学性能的研究,弄清该工艺生产的不同钢种的高温特性, 为确立连铸工艺参数提供依据,实现稳定、高质量生产无缺陷铸坯之目的。本文以CSP 生产的Q235B 板坯试样为研究对象,通过高温力学性能试验,掌握该钢种在CSP 连铸过程中高温冶金特性,并以此作为指导确定生产工艺参数的理论依据,达到减轻和避免表面裂纹的产生。 1 试验材料和方法 取正常生产的Q235连铸坯样(断面70mm ×1500mm ,长度200mm )一块,并分别沿铸坯横向 DOI 牶牨牥牣牨牫牪牪牳牤j 牣boyuan 牣issn 牥牬牬牴牠牱牬牴x 牣牪牥牥牰牣牥牭牣牥牪牥
相变材料的种类 摘要：相变储能材料对于能源的开发与应用具有重要意义。综述了相变储能材料的分类、相变特性、并展望其今后的发展方向。 关键字：无机相变材料；有机相变材料；储能；进展； 前言 相变材料是指随温度变化而改变形态并能提供潜热的物质。相变材料由固态变为液态或由液态变为固态的过程称为相变过程，这时相变材料将吸收或释放大量的潜热。相变材料可分为有机和无机相变材料。亦可分为水合相变材料和蜡质相变材料。相变材料具有在一定温度范围内改变其物理状态的能力。相变材料的分类相变材料主要包括无机PCM 、有机PCM 和复合PCM 三类。根据相变的方式不同，又可分为固—固相变,固液相变, 固气相变,液气相变.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，但实际应用较少。根据使用的温度不同又可分为低温，中温，高温三种。 无机相变材料 固 -液相变材料是指在温度高于相变点时 ,物固相变为液相吸收热量 ,当温度下降时物相又由液相变为固相放出热量的一类相变材料。目前 , 固 -液无机盐高温相变材料主要为高温熔融盐、部分碱、混合盐。高温熔融盐主要有氟化物、氯化物、硝酸盐、硫酸盐等。它们具有较高的相变温度 ,从几百摄氏度至几千摄氏度 ,因而相变潜热较大。固 -固相变储能材料是利用材料的状态改变来储、放热的材料。目前 ,此类无机盐高温相变储能材料已研究过的有SCN NH 4,2KHF 等物质。2KHF 的熔化温度为 196 ℃,熔化热为 142 kJ/kg;SCN NH 4从室温加热到 150 ℃发生相变时 ,没有液相生成 ,相转变焓较高 ,相转变温度范围宽 ,过冷程度轻 ,稳定性好 ,不腐蚀 ,是一种很有发展前途的储能材料。 无机盐高温相变复合储能材料近年来 ,高温复合相变储能材料应运而生 ,其既能有效克服单一的无机物或有机物相变储能材料存在的缺点 ,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 ,研制高温复合相变储能材料已成为储能材料领域的热点研究课题之一。目前,已研究的无机盐高温复合相变材料
一、产品概述 FTC自调温相变节能材料是利用植物临界萃取、真空冷冻析层、蒸馏、皂化等新工艺复合而成，是根据不同温度相变点调节室温的纯天然原创科技新材料。 本材料突破传统保温材料单一热阻性能，具有热熔性和热阻性两大绝热性。通过二元相变原理，相变潜热值大，具有较高蓄热密度，蓄、放热过程近似等温的特点，节能效果明显。经国家建设部科技成果鉴定，专家一致认为“该产品引进了相变蓄能机理，潜热值较大，通过材料相变，熔化吸热，凝结放热使室内温度相对平衡，达到建筑节能，推广后会有较好的社会和经济效益，该项研究成果对相变蓄能在建筑相关应用领域有技术方面的推进，具有国内先进水平。” 二、综合特性 1、潜热节能 利用相变调温机理，通过蓄能介质的相态变化实现对热能储存和释放，从而改善室内热循环质量。当环境温度低于一定值时，相变材料由液态凝结为固态，释放热量；当环境温度高于一定值时，相变材料由固态熔化为液态，吸收热量，使室温相对平衡。 经国家权威部门检测达到节能65%要求。 相变材料可收集多余热量，适时平稳释放，梯度变化小，有效降低损耗量，室温可趋于稳定。 利用相变调温机理，可使电负荷“削峰平谷”，充分利用低谷电价，降低住户用能成本，减少能源浪费，具有可观的社会效益和经济效益。 利用相变调温机理，对建筑分户采暖，具有广泛推动作用，特别是对首层、顶层、边角处居住环境的室温，夏季隔热、冬季保温均可起到平衡作用。 在新楼装饰和旧楼改造中，克服墙面裂缝、结露、发霉、起皮等先天不足弊病。 2、安全可靠 与基底整体粘结，随意性好，无空腔，避免负风压撕裂和脱落。有效克服板材拼接后边肋、阳角外翘变形面砖脱落等问题。 材料中有机物与主墙基底存在的游离酸反应形成化合物，渗入主墙微孔隙中，形成共同体，确保干态粘结性，并改善湿态粘结保值率，具有极好粘结性。
按蓄热方式来分，蓄热材料可以分为四类：显热蓄热材料、相变蓄热材料、热化学蓄热材料和吸附蓄热材料。 1、显热蓄热材料 显热蓄热材料是利用物质本身温度的变化过程来进行热量的储存，由于可采用直接接触式换热,或者流体本身就是蓄热介质，,因而蓄、放热过程相对比较简单，是早期应用较多的蓄热材料。在所有的蓄热材料中显热蓄热技术最为简单也比较成熟。 显热蓄热材料大部分可从自然界直接获得，价廉易得。显热蓄热材料分为液体和固体两种类型，液体材料常见的如水，固体材料如岩石、鹅卵石、土壤等,其中有几种显热蓄热材料引人注目,如Li2O与Al2O3、TiO2等高温烧结成型的混合材料。 由于显热蓄热材料是依靠蓄热材料的温度变化来进行热量贮存的,放热过程不能恒温,蓄热密度小,造成蓄热设备的体积庞大,蓄热效率不高,而且与周围环境存在温差会造成热量损失,热量不能长期储存,不适合长时间、大容量蓄热,限制了显热蓄热材料的进一步发展。 2、相变蓄热材料 相变蓄热材料是利用物质在相变（如凝固/熔化、凝结/汽化、固化/升华等）过程发生的相变热来进行热量的储存和利用。 与显热蓄热材料相比,相变蓄热材料蓄热密度高,能够通过相变在恒温下放出大量热量。虽然气一液和气一固转变的相变潜热值要比液一固转变、固一固转变时的潜热大,但因其在相变过程中存在容积的巨大变化,使其在工程实际应用中会存在很大困难,因此目前的相变潜热蓄热研究和应用主要集中在固—液和固—固相变两种类型。根据相变温度高低,潜热蓄热可分为低温和高温两种，低温潜热蓄热主要用于废热回收、太阳能储存以及供热和空调系统。高温相变蓄热材料主要有高温熔化盐类、混合盐类、金属及合金等,主要用于航空航天等。常见的潜热蓄热材料有六水氯化钙、三水醋酸钠、有机醇等。 潜热蓄热方式具有蓄热密度较高(一般都可以达到200kJ/kg以上)，蓄、放热过程近似等温，过程容易控制等优点，因此相变蓄热材料是当今蓄热材料研究和应用的主流。 3、热化学蓄热材料 热化学蓄热材料多利用金属氢化物和氨化物的叮逆化学反应进行蓄热，在有催化剂、温度高和远离平衡态时热反应速度快。国外已利用此反应进行太阳能贮热发电的实验研究,但需重点考虑储存容器和系统的严密性,以及生成气体对材料的腐蚀等问题。 热化学蓄热材料具有蓄热密度高和清洁、无污染等优点,但反应过程复杂、技术难度高,而且对设备安全性要求高,一次性投资大,与实际工程应用尚有较大距离。 4、吸附蓄热材料 吸附是指流体相(含有一种或多种组分的气体或液体)与具有多孔的固体颗粒相接触时,固体颗粒(即吸附剂)对吸附质的吸着或持留过程。因吸附剂固体表面的非均一性,伴随着吸附过程产生能量的转化效应,称为吸附热。在吸附脱附循环中,可通过热量储存、释放过程来改变热量的品位和使用时间,实现制冷、供热以及蓄热等目的。 吸附蓄热是一种新型蓄热技术”,研究起步较晚,是利用吸附工质来对吸附/解吸循环过程中伴随发生的热效应进行热量的储存和转化。吸附蓄热材料的蓄热密度可高达800 ～1000kJ/kg,具有蓄热密度高、蓄热过程无热量损失等优点。由于吸附蓄热材料无毒无污染,是除相变蓄热材料以外的另一研究热点,但由于吸附蓄热材料通常为多孔材料,传热传质性能较差,而且吸附蓄热较为复杂,是目前需要重点研究解决的问题。 蓄热材料的工作过程包括两个阶段：一是热量的储存阶段,即把高峰期多余的动力、工业余热废热或太阳能等通过蓄热材料储存起来；二是热量的释放阶段,即在使用时通过蓄热材料释放出热量,用于采暖、供热等。热量储存和释放阶段循环进行,就可以利用蓄热材料解决热能在时间和空间上的不协调性,达到能源高效利用和节能的目的。