醋酸钠水溶液过冷特性探究
来源:    发布时间: 2017-10-13 14:53   1531 次浏览   大小:  16px  14px  12px
    变储能(潜热储能)是利用物态变化过程中伴随的能量吸收和释放而进行的,因此相变储能比显热储能具有更高的更多的储能密度[1]。结晶水合盐是最常用中、低温相变储能材料。它的熔点从几十到几百摄氏度不等,而且导热
    变储能(潜热储能)是利用物态变化过程中伴随的能量吸收和释放而进行的,因此相变储能比显热储能具有更高的更多的储能密度[1]。结晶水合盐是最常用中、低温相变储能材料。它的熔点从几十到几百摄氏度不等,而且导热系数和潜热密度都非常大。三水醋酸钠(C2H3COONa·3H2O)熔点为580C,熔解热为385.2J/g,熔化热是265KJ/Kg[2]。但三水醋酸钠的最大缺点是容易产生过冷和相分层,其过冷度可达十几到几十摄氏度,严重限制了它的使用。一般的改善方法是加入添加剂来消除或者减小过冷度。目前发现 NaCO3·10H2O,Na4P2O7·10H2O,Na3PO4·12H2O等少数添加剂可以减小三水醋酸钠的过冷度。但是添加剂的筛选一般没有规律可循,工作量非常大。[3]而我们的实验不是去消除过冷现象的影响,而是寻找合适的过冷度,即在过冷度存在的温度范围对潜热进行存储,等到使用的时候再对它降温使其结晶放热。当溶液结晶时,储存的相变潜热瞬间释放出来,使溶液的温度达到最大值,我们就可以通过换热器将这部分热量加以利用。我们选择水作为添加剂,改变溶液的浓度来影响过冷度。
    2 重庆醋酸钠实验及分析
    我们先固定液面高度为4cm,配制浓度范围为30%到60.3%(纯三水醋酸钠溶液)以5%为梯度配制7组样品进行实验,对比它们的结晶温度,如表1所示。从表中可以看出,结晶温度接近,结晶后能达到的最高温度随浓度的减小而明显下降。
    为在实际应用中有较高的换热温度,接下来的实验里,我们把浓度范围缩小到55%至59%,梯度为1%。液面高度为3至6cm,梯度为1cm,结果如图1所示。从表格数据看出,浓度一定时,液面高度对结晶温度确实有影响,但是影响的规律不明显。有随机性的因素在里面,不能得出明显的结论。
    考虑到上面实验中液面高度差别不大,得不出明显结论,我们继续做了11cm液面高度组 ,探究结晶温度是否与高度有关,结果如图2所示。由数据可见,11厘米的结晶温度与其他高度时的结晶没有明显的区别。至此我们得到初步结论:结晶与液面高度无明显关系。
    重庆醋酸钠研究降温速率对激发温度的影响,利用保温材料做成保温杯,把加热完成的样品放进里面减小降温速率。同时,拿3cm和11cm高度做对照,实验结果如图3-5所示。实验结果分析:从图中的数据可以看出,样品在保温时的结晶温度高于不保温时的结晶温度。
    3 结论
    当浓度很小,小到到30%以后,因为醋酸钠相对含量的降低,本实验中样品便不再结晶,在结晶的样品中,结晶温度相差不多,在-10℃左右,可以作为跨季存储的材料;但是最高温度随着浓度的减小而降低,因而在实际应用中,应尽量选用浓度较高的样品,但是浓度过高又会增加成本,所以可以选择浓度在 55%到60.3%区间的样品。
    将含水量限定在39.7%到45%的范围内时,发现液面高度对激发温度的影响不是太明显,所以在实际应用中可以根据需要选取合适的容器进行存储。
    降温速率的快慢确实能影响结晶温度,即降温速率大的样品激发温度会低一些,这样一来,在实际应用中可以根据需要选取适当的降温速率以达到合适的激发温度,这将是我们下一步的研究方向。
    综上,在醋酸钠溶液的跨季存储中,应尽量选取浓度高的样品,但是单纯提高浓度又会增加材料成本,两相权衡,可以选取浓度的浓度范围为55%-60.3%。液面高度对于结晶温度没有明显的,可控的影响,故而可以根据实际情况设计容器,以便安全高效的进行能量存储。降温速率对结晶温度有明显的影响,在应用中,可以寻找可操作性强的办法,通过控制降温速率来达到想要的结晶温度。http://www.tnhgcp.com/
上一篇:没有了
下一篇:选用粉状活性炭还是粒状活性炭?
 
您好,请问有需要帮助的吗?
 
QQ  在线客服