一种新型相变材料(八水氢氧化钡)及其热管式换热器的研究

上海海事大学 章学来等

      蓄热材料作为节能技术的重要课题，受到各国科学家的高度重视，成为一个十分活跃的领域。研究和寻找蓄热密度高、相变温度合适、重复性良好的相变材料是相变蓄热技术的关键。在研究物质相变过程的能量传递的同时，还应注重物质本身的物理化学变化。需要按照工程和产品的要求对相变蓄热材料进行筛选，选择合适添加剂配方，反复试验验证其物理化学性能是否满足多次使用后仍保持重复性良好。作为具有广泛应用的水合盐类相变蓄热材料，目前存在的主要问题就是放热过程存在较严重的过冷现象和相分离，影响了相变蓄热材料的放热稳定性和使用寿命。相对放热过程，蓄热过程则比较稳定。因此相变蓄热材料的实验及理论研究主要集中在放热过程。而解决过冷和相分离问题行之有效的方法即加入成核剂和增稠剂。

      热管是一种具有很高传热性能的元件，它可将大量热量通过其很小的截面积远距离传输而无需外加动力，其工作温区从-273℃一直到1000℃。热管具有其他传热技术所不具备的许多优点：卓越的传热效率及可靠性、隔离性、低阻力、体积小、可控制等。因此，热管及热管换热器已经在越来越广阔的领域取得卓有成效的应用。随着工业的迅速发展，能耗增大与能源紧张的矛盾越来越严重。热管以其优良的性能，在节约能源和新能源开发方面的研究得到了充分的重视，用热管组成换热器来回收废热，并将其用于工业以节约能源。

      目前世界上热管换热器的应用研究己经在回收工业排气中的余热，电子元件和仪器的散热，以及在自然能源方面和化学工程方面的利用等方面取得了结果，进入了定型生产和标准化阶段。在制冷空调行业由于冷热流体间的温差小，热管及热管换热器技术更能体现其优越性，使之成为实现制冷空调低能耗、高效率、冷热源多样性、走绿色空调之路的现实技术基础之一，在实现人与自然的和谐相处和可持续发展方面，具有广阔的发展前景。

      在实验基础上，针对蓄热温度比较空缺的低温范围内的较高温度70℃～85℃，对结晶水合盐类相变材料——氢氧化钡（Ba(OH)₂•8H₂O）的蓄、放热性能进行研究。同时，设计一种利用实验所得的相变材料，采用热管作为加热元件的多功能节能型热管式相变蓄热换热器。