非直接接触 为了提高热导率,相变材料装在浅而大的盘状容器中;也可以将PCM 装入有导热流体包围的小圆柱管中;或者是壳管换热器的壳中。 部分填充PCM 的蜂窝结构,以及将PCM 置于球状的塑料容器中(即相变胶囊),很好的解决了相变时体积变化导致泄漏、导热面积减小引起热阻增大的问题。 组合相变材料 直接接触的换热器 固—固相变材料 水和盐与不溶流体的使用,扰动解决了PCM 的过冷和相隔离的问题,而且微/纳胶囊较大的面积/体积比,使得导热率加强。 材料在固态、液态、气态中发生转变的过程叫做相变。材料在相变过程中,会放热或者吸热,而物体会维持恒温。而这种特性为我们热控制带来了福音。 相变材料是由多组分构成的,包括主储剂、相变点调整剂、防过剂、防相分离剂、相变促进剂组分。 相变材料的分类: 按照其相变过程可分为固——固相变、固——液相变、固——气相变和液——气相变材料四种,目前应用较多的是固——液相变材料。 按照其化学组成可分为无机相变材料、有机相变材料和复合相变材料。无机相变材料包括结晶水合盐(可逆性不好)、熔融盐、金属合金等无机物;有机相变材料包括石蜡、羧酸、酯、多元醇等有机物;混合相变材料主要是有机和无机共融相变材料的混合物。(多种相变材料混合可以获得合适的相变温度) 三种各自的特点 存在的问题: 过冷、相分离、相变时体积变化、腐蚀容器、液相泄露;有机相变材料熔点低,易燃、导热率低。 近年来出现的产品: 为解决固液相变时泄露和腐蚀,产生了胶囊相变材料,为增加表面积/体积比,微/纳米胶囊相变材料及其应用;定型相变材料综合了是将相变材料与高分子材料复合,既避免固-固相变材料潜热低的问题,又回避了固——液相变材料液体泄露的问题;金属泡沫相变材料等 相变材料,应满足的要求有:合乎需要的相变温度;足够大的相变潜热;性能稳定,可反复使用;相变时的膨胀收缩性小;导热性好,相变速度快;相变可逆性好,原料廉价易得等。 改善相变材料导热性能的办法是,在相变材料中加人金属、陶瓷材料和热解石墨等导热系数高的填料,填料通常有以下结构形式:粉末、纤维、肋片及蜂窝;利用 2 种或者 3 种相变温度不同的材料按相变温度高低顺序进行放置,可得到合适的相变温度点,同时加快导热速度。 1)、添加粉末、纤维填料会导致导热系数增加程度有限。例如,在石蜡中添加 20%重量比的A1 粉末,表观导热系数为0.48W/m "K,导热系数增加了不到 3 倍(原石蜡导热...