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十水硫酸钠相变储热材料的使用寿命及失效原因.pdf

十水硫酸钠相变储热材料的使用寿命及失效原因

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2013-05-23 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《十水硫酸钠相变储热材料的使用寿命及失效原因pdf》,可适用于工程科技领域

十水硫酸钠相变储热材料的使用寿命及失效原因胡季平封银平郝新民(计肃省科学院自然能源研究所)摘耍十水硫酸钠相变储热材料经oo次相变实验后失效不到o%。差热分析结果明十水硫酸钠的受热脱水是由十水向无水状态分步进行的。这一过程的可逆性使该材料具有相当长的使用寿命。其失效的原因是无水硫酸钠结块的出现冷却过快结晶不完善以及悬浮剂与成核的沉降。一、引言在众多的无机水合盐相变储热材料中十水硫酸钠是开展研究最早的一种目前已有用于房屋及温室储热的若干实验报导国外已有商品出售。国外报道的关于十水硫酸钠相变寿命实验最多达次是由美国MariaTelkes博士完成的预测该材料可相变次【I。二、实验与分析寿命实验进行寿命实验的储热材料配方为:无水NaSO‘%成核剂NaB‘O·H%悬浮剂号气相SiOHzI引。每份料Og其容器为密封的咖圆形有机玻璃盒(图)。每次相变循环约,时共进~次相变。相变情况如下表:I时间『料温变化l鬈{试验装置}I£咀【堡l!J一』!!=!⋯一一一冷却过程I小时{℃÷℃}℃冰箱■■■●■●■一II,■^■■■■■●●●■■■■■●●■■■■■一实验各阶段料温变化曲线见图。从图可看出次以前周期较长以后情况较稳定。MariaTelkes博士也对次和l次相变曲线做了比较。经次桐变之后该储热材料熔点从.~C下降到.℃左右。冷凝后剩余约毫升不凝液体占全部含水量的左右。可以认为的相变材料依然可以进行相变起到储热作用。从相变曲线变化趋势看这种材料使用寿命将远大予次。图料盒结构图差热分析该相变材料的性质主要是由十水硫酸钠决定的。在同样的升温速率条件下桕变材料和纯十水硫酸钠的料温曲线很相似只是因为其它成份的干扰曲线的拐点没有纯硫酸钠那么清楚。通过分析硫酸钠的热性质可以间接推测相变材料的热行为。成核剂硼砂的脱水温度比硫酸钠高O℃在相变轲科使用温度范围内不脱水不影响对硫酸钠的分析。对十水硫酸钠做的差热分析热谱图中显··维普资讯http:wwwcqvipcom田相奎曲线圈示了四个吸热峰(见图)。第一吸热峰处失重相当.个结晶水。第二吸热蜂宽而浑圆不易判读。此蜂开始形成处失重相当.个结晶水曲率最大处失重相当.O结晶水。第三吸热蜂处失水重相当.个结晶水。第四吸热蜂处失水重相当.O个结晶水。十水硫酸钠属单斜晶系大棱晶体十个结晶水以不同的层次排列于晶体之中并处于不同的能态因此受热时是按一定的顺序脱水的。从表观失重推测其脱水顺序为:由O水硫酸钠至水然后是水因k状态不稳迅速变为水使两蜂叠加成圈热谱圈较宽的第二吸热蜂再次脱水成为水后因料温上升很快未显出水和水阶段而迅速脱水成为无水状态形成第四吸热蜂。.由上述分析可知这种相变与一般固体熔化为液体的相变不同其本质是十水硫酸钠分步脱水并溶解存水中和分子在硫酸根与··钠离子周围重新排列组成十水硫酸钠的转换过程。这一过程巾有一系列的中间产物但并不形成稳定的化合物材料各组分fHJ也不起化学反应因此这个转换是完全可逆的理论上应可以无限转换下去。这正是该材料使用寿命很长的根本原因所在。但事实上这种材料会逐渐失效其原因为:①无水硫酸钠结核的出现。相变过程中的中间产物之间转化并不困难一旦无水硫酸钠出现并因某种原因聚集成难溶的结核时这部分硫酸钠再也不会参与相变。这一过程是不可逆的。配料时未磨细的小块无水硫酸钠在整个实验周期内都不发生变化。随着结核的增多剩余液体量相应增多熔点逐渐降低储热能力下降材料也就逐渐失效了。②换热速率过快。当采用O分钟相变一次的速率时大约次之后因不凝液体量太多相变实际上已无法进行下去。实验中加热过猛易于造成无水硫酸钠的出现及结核。冷却凝固太快会有部分不足十水的晶体迅速被十水晶体包在中心而出现部分不凝液体。剩余不凝液体反过来也说明部分晶体含有不足十个结晶水。相变过程不可能是同一速度绝对均匀的因此部分不凝现象是难以完全避免的。如果换热速率比较缓慢这种现象就较轻微并不再发展在一个时期内剩余液体量不再增加。图中相变次以后的曲线就变化不大了。③悬浮剂与成核剂沉降悬浮剂气相二氧化硅与成核剂硼砂对这种相变材料起着重要作用【。它们因种种原因而沉降也是材料失效的原因之一。有人采用降低料层高度、振动、旋转等措施都是为了抑制其沉降。三、结语①十水硫酸钠相变储热材料在实验条件维普资讯http:wwwcqvipcom铅酸电池在小型风电机组中应用张志龙(内蒙大兴安盟新能源应用研究所)摘要本文主要探讨铅酸起动蓄电池在小型风力发电系统中应用的现状厦存在的问题并针对这些问题提出相应的建议。一、前言自七十年代中期以来我国已研制出百瓦级到数千瓦级风力发电机种左右。百瓦级微型风力发电机的生产和应用已收到良好的效果。目前全国以风力发电机为主机蓄电池储能解决边远地区用户生活用电的独立运行小型风力发电机组已发展到多台。这已成为农、牧区电力建设中不可忽视的一环。微型风力发电机的定型产品规格、品种很多但目前与其配套的成功的专用蓄电池产品较少主要用铅酸起动蓄电池替代。从实际应用来看蓄电池是目前小型风力发电机组中的薄弱环节不利小型风电系统的发展。本文在对内蒙古兴安盟余台小型风电机组调查的基础上对铅酸起动蓄电池下相变次后O%的材料未失效。如用于太阳房储热按每年自然相变次使用O年后仍将保持其大部分的储热能力。②该相变材料失效的原因是加热及冷却过快造成的无水硫酸钠出现并结块结晶不完善出现剩余水及悬浮剂和成核剂沉降导致分层。控制条件避免上述现象发生有助于延长寿命。在小型风电系统中应用现状及存在问题加以探讨旨在为今后储能蓄电池的改进促进小风电发展提供一点参考。铅酸起动蓄电池应用现状.基本情况在兴安盟现有的余个小风电系统中所用的蓄电池全是铅酸起动蓄电池。在形式上主要以普通的干荷电和湿荷电式为主硅胶式蓄电池仍在试验阶段。·应用现状在调查中经过抽样检测发现铅酸起动蓄电池在小风电系统中应用时早期性能下降及早期报废严重平均寿命不足年。表I为抽样检测的结果。我们还对停用的小风电系统进行了调查。结果在被调查的数个小风电系统中约O以上是由于蓄电池的报废或故障造成的。可见蓄电池对小型风电系统的应用和发展的影响之大。参考资料I)Dr.MariaTelkes:"SolarEnerfeStorqe。.AsHlEHeatingRefrieratin~andAirconditioninffJournal。Vo.。No.。SeptemberC)K锄ethLofunan:Chemicalmixturecreats。midnightsun.ChemicalWeekmarch。(原稿年月日收)··维普资讯http:wwwcqvipcom

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