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一種新型相變材料(八水氫氧化鋇)及其熱管式換熱器的研究

上海海事大學(xué) 章學(xué)來(lái)等

      蓄熱材料作為節(jié)能技術(shù)的重要課題，受到各國(guó)科學(xué)家的高度重視，成為一個(gè)十分活躍的領(lǐng)域。研究和尋找蓄熱密度高、相變溫度合適、重復(fù)性良好的相變材料是相變蓄熱技術(shù)的關(guān)鍵。在研究物質(zhì)相變過(guò)程的能量傳遞的同時(shí)，還應(yīng)注重物質(zhì)本身的物理化學(xué)變化。需要按照工程和產(chǎn)品的要求對(duì)相變蓄熱材料進(jìn)行篩選，選擇合適添加劑配方，反復(fù)試驗(yàn)驗(yàn)證其物理化學(xué)性能是否滿足多次使用后仍保持重復(fù)性良好。作為具有廣泛應(yīng)用的水合鹽類相變蓄熱材料，目前存在的主要問(wèn)題就是放熱過(guò)程存在較嚴(yán)重的過(guò)冷現(xiàn)象和相分離，影響了相變蓄熱材料的放熱穩(wěn)定性和使用壽命。相對(duì)放熱過(guò)程，蓄熱過(guò)程則比較穩(wěn)定。因此相變蓄熱材料的實(shí)驗(yàn)及理論研究主要集中在放熱過(guò)程。而解決過(guò)冷和相分離問(wèn)題行之有效的方法即加入成核劑和增稠劑。

      熱管是一種具有很高傳熱性能的元件，它可將大量熱量通過(guò)其很小的截面積遠(yuǎn)距離傳輸而無(wú)需外加動(dòng)力，其工作溫區(qū)從-273℃一直到1000℃。熱管具有其他傳熱技術(shù)所不具備的許多優(yōu)點(diǎn)：卓越的傳熱效率及可靠性、隔離性、低阻力、體積小、可控制等。因此，熱管及熱管換熱器已經(jīng)在越來(lái)越廣闊的領(lǐng)域取得卓有成效的應(yīng)用。隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，能耗增大與能源緊張的矛盾越來(lái)越嚴(yán)重。熱管以其優(yōu)良的性能，在節(jié)約能源和新能源開(kāi)發(fā)方面的研究得到了充分的重視，用熱管組成換熱器來(lái)回收廢熱，并將其用于工業(yè)以節(jié)約能源。

      目前世界上熱管換熱器的應(yīng)用研究己經(jīng)在回收工業(yè)排氣中的余熱，電子元件和儀器的散熱，以及在自然能源方面和化學(xué)工程方面的利用等方面取得了結(jié)果，進(jìn)入了定型生產(chǎn)和標(biāo)準(zhǔn)化階段。在制冷空調(diào)行業(yè)由于冷熱流體間的溫差小，熱管及熱管換熱器技術(shù)更能體現(xiàn)其優(yōu)越性，使之成為實(shí)現(xiàn)制冷空調(diào)低能耗、高效率、冷熱源多樣性、走綠色空調(diào)之路的現(xiàn)實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)之一，在實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧相處和可持續(xù)發(fā)展方面，具有廣闊的發(fā)展前景。

      在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，針對(duì)蓄熱溫度比較空缺的低溫范圍內(nèi)的較高溫度70℃～85℃，對(duì)結(jié)晶水合鹽類相變材料——氫氧化鋇（Ba(OH)₂•8H₂O）的蓄、放熱性能進(jìn)行研究。同時(shí)，設(shè)計(jì)一種利用實(shí)驗(yàn)所得的相變材料，采用熱管作為加熱元件的多功能節(jié)能型熱管式相變蓄熱換熱器。