双层相变材料组合式蓄冷装置的性能研究

导读

生活中大量的食品、医疗用品等需要在低温的环境中储存运输。为了提高蓄冷装置的性能，延长蓄冷装置的控温时间，选择合适的相变材料及改进蓄冷装置的结构十分必要。利用多层相变材料，借助相变温度不同的相变材料，利用能量的分级储存能够有效地调节能量在存储过程中的传递速率。

此前将多层相变材料应用于储热、储冷系统中，相变材料的布置方式主要是为了增大相变材料与传热介质之间热量的传递速率。而对于长时间为食品、医疗制品等提供低温环境的储冷系统，需要降低相变材料与传热介质之间的热量传递速率，尽可能地避免外部的热量传入储藏物品，抑制温度的升高速率，以保证内部温度尽可能长时间保持在较低水平。因此，本研究以相变温度分别为-5.4 ℃和-9.6 ℃的十三烷和十二烷作为相变材料，研究不同搭配模式下蓄冷装置储冷时间及温度的变化规律，从而获得能够延长冷量释放周期的、适用于低温储存的多层相变蓄冷模式。

文

 凌子夜 等，

（华南理工大学化学与化工学院 等）

成果简介

实验测试了两种相变温度分别为-5.4 ℃和-9.6 ℃、相变焓分别为132 kJ/kg和173 kJ/kg的十三烷和十二烷在不同组合模式下对蓄冷装置温度变化的影响。结果表明，十三烷在外层、十二烷在内层的组合模式，尽管总相变潜热在所有组合中仅排第三，但蓄冷装置将内壁温度控制在0 ℃以下的时间最长，与双层同为十二烷的工况相同，高于双层同为十三烷及十三烷在内十二烷在外层的模式。相变温度更高的材料在外层，可以降低环境热量传递至蓄冷装置内部的速率，延长蓄冷时间，有利于提高蓄冷装置的性能。

文章目录及图文导读

1  实验材料和方法

表1  相变材料的热物性

图1  蓄冷装置示意图

表2  相变材料组合方式

图2  热电偶布置示意图

2  实验结果与讨论

图3  蓄冷装置同一高度测试点温度变化示意图

图4  不同相变材料组合方式下中心内壁温度变化趋势图

3  结论

本研究对比了两种不同相变温度的相变材料在4种组合模式下的蓄冷性能，结果表明，当内层采用相变温度低的十二烷，外层采用相变温度较高的十三烷时，蓄冷装置的总潜热值在4种组合中仅列第三，其控温时间却达到了最长的238 min，与双层同为十二烷的装置相同，比双层同为十三烷的装置延长了43 min。由于外层放置相变温度更高的相变材料，可以减小环境与蓄冷装置之间的温差，环境热量传递至蓄冷装置的速率下降，因此构建双层相变材料的蓄冷结构，通过合理地配置相变温度不同的相变材料，对能量分级储存，可以延长蓄冷时间，提升相变材料的蓄冷能力。而且，通过不同相变温度及不同价格的相变材料进行合理搭配，可以降低蓄冷装置的成本。

标签：组合式,装置,双层,材料,相变,蓄冷,温度
来源： https://blog.51cto.com/u_15127589/2742737