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 ——理論與應用 焦冬生 熱科學和能源工程系 2 第一章 貯熱相變材料的分類和選擇 主要內容： 貯熱相變材料的相變形式 有關相變材料的常用術語 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 ? 相變現象 ?? 液體 凝固與融化 冰雪融化、鹽堿溶化、金屬熔化、溶液結晶 ?? 氣體 沸騰，凝結 ?? 氣體 升華 凝華 結霜、樟腦揮發(fā) ?? 固體 轉捩 4 貯熱相變材料的相變形式 ? 當物質 分子熱運動 動能遠小于 分子間的相互作用勢能 時 , 分子力作用上升到主要地位 , 分子運動降到次要地位 , 組成物質的粒子(分子、原子或離子 )只能在各自的平衡位置附近作微小振動 ,這就是物質的固態(tài)。處于固態(tài)的物質稱為 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。一個多相系統(tǒng)是不均勻的，在相界處有物理性質或化學性質或兩者兼有突變。例如，在一個包含有冰和水的兩相系統(tǒng)中，其物理性質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，物質不同相之間的相互轉變叫做 相變 。 ? 如果系統(tǒng)中各相經歷很長時間而不互相轉化，則是處于平衡狀態(tài)。實際上相平衡是一種 動態(tài)平衡 ，從系統(tǒng)內部來看，分子或原子仍在相界處不停地轉換，只不過同一時間內各相之間的轉化速度相同。 ? 相變是有序和無序兩種傾向相互競爭的結果。 相互作用是有序的起因，熱運動是無序的來源。在熱力學理論中表現為 U和 ST的消長。在緩慢降溫的過程中，每當溫度降低到一定程度，以致熱運動不再能破壞某種特定相互作用造成的有序時，就可能出現新相。 7 貯熱相變材料的相變形式 ? 自由能方程 ? 兩種參數的相互作用 ? 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 ? 描述物質狀態(tài)的三個基本參數不是相互獨立的。 ? 這就是物質的狀態(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實驗等溫線 10 貯熱相變材料的相變形式 相變分類 厄倫菲斯特 依據熱力學勢及其導數的連續(xù)性對相變進行分類。 ? 自由能、內能都是熱力學函數。它們的第一階導數是壓力 (或體積 )、熵 (或溫度 )、平均磁化強度等等，而第二階導數給出壓縮率、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 ? 凡是熱力學勢本身連續(xù)，而第一階導數不連續(xù)的狀態(tài)突變，稱為第一類相變。第一階導數不連續(xù)，表示相變伴隨著明顯的體積變化和熱量的吸放 (潛熱 )。 ? 熱力學勢和它的第一階導數連續(xù)變化，而第二階導數不連續(xù)的情形，稱為第二類相變。這時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躍變或無窮的尖峰。超流和沒有外磁場的超導轉變、氣液臨界點，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 ? 固體點陣排列對應于勢能最小，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）可擺脫束縛，點陣結構解體，從而固體變?yōu)橐后w。溫度不變是因為吸收的熱幾乎全部用于增加相互作用能。 14 材料名稱 轉變溫度 ℃ 轉變熱 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 30g/m3以上時，能與空氣形成爆炸性混合物，當超過 400℃ 時發(fā)生爆炸。故宜貯存在陰涼、干燥、通風處，防潮、防火。按一般化學品規(guī)定貯運。 ? 物化性質 ? 白色粉末狀結晶。密度 。熔點 261～ 262℃ 。沸點（ 4kPa)276℃ 。燃點＜ 370℃ 。氣化熱＜
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