第
23
卷第
4
期
2 00 4
年
12
月
大
连 ½ 工 业 学 院 学 报
Vol.
23,
Journal of Dalian Institute of Light Industry
No
.
4
Dec. 0 0 4
2
文章编号
:
1005-4014(
2004)
04-0246
-03
对无机蓄热材料磷酸氢二钠性½的改进
于长顺
,
王
,
尹宇新
,
刘
岩
学
(
大连½工业学院 化工与材料学院
,
½宁 大连
116034)
蓄热材料
;
显热
;
½热
关键词
:
无机蓄热材料过冷现象比较普遍
,
本文报道对磷酸氢二 钠½为½ 温蓄热材料 的性½改 进实
摘要
:
验研究
。
加入适量 的抗过冷剂(
成核剂) 抗沉淀剂
。
分析不 同比例试 样放热 的步冷 曲线
。
通 过
和
示差扫描量热(
DSC)
,
计算和综合评估玻璃化 ½移温度
、相变温度及相变热 。
结果表明磷酸 氢二
法
钠蓄热材料相变温度在
49
½
57
℃,
相变时间可达
10
½
22 min
。
中图分类号
:
K 02
;
Q 126.
文献标识码
:
T
T
35
A
Improvement for heat-storing performance of
two
-sodium
phosphoric acid hydrogen
Y U Chang-
shun
,
WANG Y an
,
Y IN Y u-xin
,
L IU X ue
(
School of Chemistry Engineering
&
M aterial
,
Dalian Institute of Light Industry
,
Dalian 116034, China)
Key words:
heat-storing material
;
apparent heat
;
latent heat
Abstract
:
Overcooling phenomena are generally encountered f or inorganic heat-sto ring m aterials T his paper
reports the investigation for performance improvement of the two-sodium phosphoric acid hydrogen as low-
temperature heat
-
storing material
,
by adding overcooling- resistance agent
(nucle-forming
agent
)and
pre-
cipi tating-resistance agent
.
he cooling-step curves of the exo thermicity for samples wit h different propor-
T
tion of addi tives are analyzed
.
Employ ing the Diff erence Scanning Calibration
(DSC )method ,
the glas-
sization shif t- temperature and t he phase t ransition tem perature and heat are calculated
.
appraised It re-
and
veals that t he range of phase t ransition tem perature and time of the tw o-sodium phosphoric acid hydrogen
are 49
-57 ℃
and 10
-22
min
,
respectively
.
由于½量的供应与需求½有较强的时间性
,
在许多情况下人们还不½做到合理地利用½源
。
例如
,
在不需要热时却有大量的热产生
,
有时供应
的热量有很大½量而被损失掉等
。
这就需要有一
种像储水池储水一样把热量或冷量储存起来
,
在
需要时再把它释放出来的物质
,
这种物质叫热½
储存材料
。人们对热½储存材料的认识及研究仅
是近几十年的事情
,
½由于它的应用十分广泛
,
已
成为一种日益受到人们重视的新材料
[
1
]
。
½外对蓄热材料的研究工½早在
20
世纪
70
年代就 开始了
。
其中 对蓄热材料的 理论研究工
½
,
尤其是对对蓄热材料的组成
、
蓄热容量随热循
环变化情况
、
相变寿½
、
储存设备等进行了详细的
理论研 究
。
随着蓄热 材料在½外的 研究种类增
多
,
实际应用的领域也逐渐扩大
[
2
½
4]
。
收稿日期
: -11
2004
-23
½者简介
:
于长顺(
1961
½ )
男
,
讲师
.
,
½内的蓄热材料目前只是应用在太阳暖房
、
农用日光温室等领域
[
5
½
7
]
。
热½储存的方式主
。
要有显热
、½热和化学反应热
3
种
。
其中以½热
型最普遍
,
因而也最重要
。本文报道对½温无机
蓄热材料性½改进的实验研究
。
1
实
验
1
. 原
1
料
磷酸氢二 钠( 料
,
分析 纯
,
沈阳 市试 剂三
主
厂) 蔗糖(
,
抗沉淀 剂
,
分析纯
,
北京 化学 试剂三
厂) 硅酸钠(
,
成核 剂
,
分析纯
,
丹东 市化 学试剂
厂)
。
1
. 试样配制
2
称量
5
.
g
的
Na
2
HPO
4
,
其中加入
0
.
g
000
454
第
4
期
于长顺等
:
对无机蓄热材料磷酸氢二钠性½的改进
247
蔗糖
,
0
.
g
硅酸钠于试管中封闭
,
制成试样
A
,
033
插入热电偶测量温度变化
。再按表
1
中所示同样
方法配制试样
B
、
和
D
。
C
表
1
样品比例
试剂
N a
2
HPO
4
蔗糖
硅酸钠
试样
A
5
.
000
0
.
454
0
.
033
试样
B
5
.
012
0
.
420
0
.
336
试样
C
5
.
030
0
.
484
0
.
033
试样
D
5
.
106
0
.
514
0
.
036
1
. 样品测试
3
1
..
3 1
步冷曲线的测试
图
4
样品
D
的步曲冷曲线线
1
..
3 2
示差扫描量热(
DSC)
的测试
图
1
样品
A
的步冷曲线
图
5
样品
A
的
DSC
测试图
图
2
样品
B
的步冷曲线
图
6
样品
B
的
DSC
测试图
图
3
样品
C
的步冷曲线
图
7
样品
C
的
DSC
测试图
248
大
第
23
卷
连 ½ 工 业 学 院 学 报
2
结果与讨论
对样品
A
、B 、C 、D
进行步冷 曲线测试实验
,
各试样过冷点出现不同的 情况
。
试样
B
的抗过
冷现象最小
。试样
D
在实验进行加热时
,
由于温
度控制超过
90
℃,
药品
Na
2
HPO
4
·12H
2
O
中的结
晶 水 由 于 受 热 温 度 太 高 而 发 生 反 应
:
Na
2
HPO
4
·
12H
2
O
Na
2
H PO
4
·11H
2
O
+H
2
O
,
结
晶水被蒸出
,
试管内现象变化不大
,
仍旧澄清
,
½
是½温度下降
,
药品固化时
,
结晶水呈液态停留在
固态
Na
2
HPO
4
上面
。
其步冷曲线出现过冷点及
放热平台
,
过冷点与
B
、C
样相比高不过
7
℃,
平
台的时间长度大致相等
。
试样
B
在
38
. ℃时出
12
现过冷及放热平台约
9 min
。
表明试样
B
的性½
稳定
,
可用于开发及应用
。
用
DSC
法测定了
A
、B 、C
3
种试样在吸放热
时的热物理性
。
用
DSC
法测定了
A
、B 、C
3
个样品反应½系
在不同温度下的脱水与水合过程的热物理性½
,
见图
5
½
7
。
由图
5
可见
,
Na
2
HPO
4
·12H
2
O
½系
的½变温度为
53
. ℃,
与理论½折温度估计相
6
近
,
相变热达到了
314
.
kJ/ mol
。图
6
所示½变
2
温度在
55
. ℃相变热是
243
.
kJ/ mol
。
图
7
上
0
4
显示 的 ½ 变 温 度 为
57
. ℃,
相 变 热 只 有
7
54
.
kJ/ mol
。实验中抗沉淀剂
与成核剂 是否与
8
反应物很½的配比是导致结果不同的主要原因
。
由于相变材料的量直接½响复合材料的蓄热
½力
,
也对复合材料的导热½力有 一定½响
,
所
以
,
通过实验研究复合材料的最½比例是十分必
要的
。Na
2
HPO
4
加入抗过冷剂
Na
2
SiO
3
和起抗沉
淀剂½用的蔗糖以多种比例混合½为½温蓄热材
料加以测试
、分析 。
在多次测绘其不同比例样品
放热步冷曲线
,
以及
DSC
测量分析中发现
,
½比
例以
B
方案(
质量比
5
.
0
.
0
.
加入时
,
00/ 42/ 036)
吸热 反 应在
20
½
68
℃范围
时
,
相 变 热 值达 到
243
.
kJ/ mol
,
而且相 变放 热温 度达 到了 最高
4
55
. ℃。经过大量的实验验证 ,
其再现性也是最
0
½的
,
实验过程中发现½样品的加热方式采用水
浴蓄热时
,
其晶½的组合结构不易被破坏
,
没有结
晶水析出
。
而且
,
较½的克服了无机蓄热材料过
冷现象严重的缺点
。
蓄热材料的选择应用了农用
化肥中常见而且廉价的磷酸氢二钠
,
不仅在蓄热
½力上较为 理想
,
而且成本也½
,
便于大规模推
广
。
3
结
论
相变蓄热材料可用于解决热½供给和需求分
配的矛盾
,
是提高½源利用效率和保护环境的重
要材料
。
(
实验将起抗沉淀½用的蔗糖及抗过冷剂
1)
硅酸钠以最适½的比例加入无机蓄热材料磷酸氢
二钠中
,
克服了无机蓄热材料过冷现象严重的缺
点
。
(
通过实验测定蓄热½力和相变的放热温
2)
度
,
在反复的蓄
、
放热实验过程中验证了该无机蓄
热材料的稳定性
。
(
实验中还对无机蓄热材料的相变寿½进
3)
一步验证
,
并与有机实验材料进行了对比
,
突出了
该材料的优越性½
。
(
此种无机相变蓄热材料选用廉价的磷酸
4)
氢二钠
、
蔗糖以及硅酸钠
,
在经济实用方面具有极
大的发展及利用空间
。
(
以太阳½
、
5)
废热
、½热为主要热源 ,
利用此
种无机相变蓄热材料½为建筑材料
、恒温保温设
备的衬相
,
各类保温采暖设备
、
医疗设备等
,
½具
有良½的前景
。
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79
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