貯熱相變材料ppt課件(已修改)
2025-05-15 18:25 本頁面
【正文】 1 相變貯能 ——理論與應(yīng)用 焦冬生 熱科學(xué)和能源工程系 2 第一章 貯熱相變材料的分類和選擇 主要內(nèi)容： 貯熱相變材料的相變形式 有關(guān)相變材料的常用術(shù)語 中常溫相變貯能材料性能簡介 貯熱相變材料的遴選原則 3 貯熱相變材料的相變形式 ? 相變現(xiàn)象 ?? 液體 凝固與融化 冰雪融化、鹽堿溶化、金屬熔化、溶液結(jié)晶 ?? 氣體 沸騰，凝結(jié) ?? 氣體 升華 凝華 結(jié)霜、樟腦揮發(fā) ?? 固體 轉(zhuǎn)捩 4 貯熱相變材料的相變形式 ? 當(dāng)物質(zhì) 分子熱運(yùn)動(dòng) 動(dòng)能遠(yuǎn)小于 分子間的相互作用勢(shì)能 時(shí) , 分子力作用上升到主要地位 , 分子運(yùn)動(dòng)降到次要地位 , 組成物質(zhì)的粒子(分子、原子或離子 )只能在各自的平衡位置附近作微小振動(dòng) ,這就是物質(zhì)的固態(tài)。處于固態(tài)的物質(zhì)稱為 固體 。 5 貯熱相變材料的相變形式 ? 相可定義如下 : “相是系統(tǒng)中均勻的與其他部分有界面分開的部分。 ” ? 所謂均勻的，是指這部分的成分和性質(zhì)從給定范圍或宏觀來說是相同的，或是以一種連續(xù)的方式變化，也就是沒有突然的變化。一個(gè)多相系統(tǒng)是不均勻的，在相界處有物理性質(zhì)或化學(xué)性質(zhì)或兩者兼有突變。例如，在一個(gè)包含有冰和水的兩相系統(tǒng)中，其物理性質(zhì)在相界面處有突然變化。 6 貯熱相變材料的相變形式 ? 在一定條件下，物質(zhì)不同相之間的相互轉(zhuǎn)變叫做 相變 。 ? 如果系統(tǒng)中各相經(jīng)歷很長時(shí)間而不互相轉(zhuǎn)化，則是處于平衡狀態(tài)。實(shí)際上相平衡是一種 動(dòng)態(tài)平衡 ，從系統(tǒng)內(nèi)部來看，分子或原子仍在相界處不停地轉(zhuǎn)換，只不過同一時(shí)間內(nèi)各相之間的轉(zhuǎn)化速度相同。 ? 相變是有序和無序兩種傾向相互競(jìng)爭的結(jié)果。 相互作用是有序的起因，熱運(yùn)動(dòng)是無序的來源。在熱力學(xué)理論中表現(xiàn)為 U和 ST的消長。在緩慢降溫的過程中，每當(dāng)溫度降低到一定程度，以致熱運(yùn)動(dòng)不再能破壞某種特定相互作用造成的有序時(shí)，就可能出現(xiàn)新相。 7 貯熱相變材料的相變形式 ? 自由能方程 ? 兩種參數(shù)的相互作用 ? 克拉貝龍方程 ? 相變過程 伴隨明顯的熱量釋放或吸收 d p Hd T T V???F U S T??8 貯熱相變材料的相變形式 ? 描述物質(zhì)狀態(tài)的三個(gè)基本參數(shù)不是相互獨(dú)立的。 ? 這就是物質(zhì)的狀態(tài)方程 ? 理想氣體 ? 范德瓦爾斯方程 ( , , ) 0F P V T ?P V n R T?? ?2aP V b R TV??? ? ?????9 貯熱相變材料的相變形式 理想氣體 范德瓦爾斯氣體 CO2實(shí)驗(yàn)等溫線 10 貯熱相變材料的相變形式 相變分類 厄倫菲斯特 依據(jù)熱力學(xué)勢(shì)及其導(dǎo)數(shù)的連續(xù)性對(duì)相變進(jìn)行分類。 ? 自由能、內(nèi)能都是熱力學(xué)函數(shù)。它們的第一階導(dǎo)數(shù)是壓力 (或體積 )、熵 (或溫度 )、平均磁化強(qiáng)度等等，而第二階導(dǎo)數(shù)給出壓縮率、膨脹率、比熱．磁化率。 22222pTpppTpTTggvspTcgsT T Tg v g vvvp p p T T?????? ??? ? ??? ???? ???????? ??? ? ? ??? ???? ????? ? ? ???? ? ? ???? ? ? ? ? ? ?? ? ? ??? ??? ? ? ? ?????? ? ? ?11 貯熱相變材料的相變形式 ? 凡是熱力學(xué)勢(shì)本身連續(xù)，而第一階導(dǎo)數(shù)不連續(xù)的狀態(tài)突變，稱為第一類相變。第一階導(dǎo)數(shù)不連續(xù)，表示相變伴隨著明顯的體積變化和熱量的吸放 (潛熱 )。 ? 熱力學(xué)勢(shì)和它的第一階導(dǎo)數(shù)連續(xù)變化，而第二階導(dǎo)數(shù)不連續(xù)的情形，稱為第二類相變。這時(shí)沒有體積變化和潛熱，但比熱、壓縮率、磁化率等物理量隨溫度的變化曲線上出現(xiàn)躍變或無窮的尖峰。超流和沒有外磁場(chǎng)的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變、氣液臨界點(diǎn)，以及大量磁相變，屬于二類相變。 12 貯熱相變材料的相變形式 ? 相變圖 13 固液相變 ? 固體點(diǎn)陣排列對(duì)應(yīng)于勢(shì)能最小，固體吸熱之初，溫度升高，固體粒子能量增加到一定程度（熔點(diǎn)）可擺脫束縛，點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)解體，從而固體變?yōu)橐后w。溫度不變是因?yàn)槲盏臒釒缀跞坑糜谠黾酉嗷プ饔媚堋? 14 材料名稱 轉(zhuǎn)變溫度 ℃ 轉(zhuǎn)變熱 kJ/kg Pentaerythritol季戊四醇 C(CH2OH)4 Pentaglycerine五甘氨酸 Li2SO4 Crosslinked polyethene交聯(lián)聚乙烯 KHF2 Neopentyl glycol新戊二醇 C5H12O2 三羥甲基乙烷 2,2二甲基 1,3丙二醇 2,2二羥甲基丙酸 188 81 578 120140 196 43 固固相變溫度 86(202) 44(123127) 153(189) 323 216 214 192 335 130 161 125 287 附表 8 固 固相變材料相變物性表 15 季戊四醇 ? 季戊四醇粉塵在空氣中的濃度達(dá) 30g/m3以上時(shí)，能與空氣形成爆炸性混合物，當(dāng)超過 400℃ 時(shí)發(fā)生爆炸。故宜貯存在陰涼、干燥、通風(fēng)處，防潮、防火。按一般化學(xué)品規(guī)定貯運(yùn)。 ? 物化性質(zhì) ? 白色粉末狀結(jié)晶。密度 。熔點(diǎn) 261～ 262℃ 。沸點(diǎn)（ 4kPa)276℃ 。燃點(diǎn)＜ 370℃ 。氣化熱＜
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