相变蓄热材料
阅读：176发布：2020-05-11
专利汇可以提供相变蓄热材料专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种 相变 蓄热材料，它是由以下重量百分比的原料制得： 二 氧 化 硅 37～42％、氧化 铝 3.8～7.8％、 氧化 钙 0.5～1.1％、氧化镁0.5～1.1％、氧化 钾 0.5～1.1％、氧化钠1.7～2.3％、氧化 铁 0.3～0.9％、氧化 铜 2.8～3.0％、 水 39.3～52.5％。本发明的相变蓄热材料具有制作工艺简单，相变 潜热 大，放热性能稳定， 相变材料 无毒、无 腐蚀 性，成本低等优点，可广泛应用于蓄能 锅炉 、蓄能冷房、蓄能吸热罐、冷藏车、建筑保温、 隔热 、功能性衣服、 鞋 、航天等领域，用于锅炉中，可节约大量的化石原料，带来很大的经济效益。，下面是相变蓄热材料专利的具体信息内容。
相变蓄热材料
技术领域
背景技术
[0002] 蓄热可解决热能供需之间在时间和空间上的不匹配造成的浪费，目前蓄热技术已经应用于空调、建筑、冷房、冷藏车、太阳能热能回收储存、工业废热热回收等领域。在供热领域中，通常的电锅炉及其他加热器是将下午21点至早7点供应的低谷电蓄存在水中，这需要很大的储蓄罐和系统，取暖设备大型化带来很多费用。蓄热材料的存在可以把原有的锅炉体积缩小，而使工作效率和功能加大，还可以将低谷时段的电能转化成热能储存到蓄热材料内，高峰段时通过热交换方式交换出热量及热水，但是目前开发的相变材料蓄存功能量有限，且质量不稳定，存在问题很多。
发明内容
[0003] 本发明专利的目的是提供一种相变蓄热材料，其制作工艺简单，可节约化石燃料，增加经济效益，可应用在各种设备设施大的蓄热、相变、效热、恒热、冷房、冷冻车等领域。 [0004] 本发明的相变蓄热材料由以下重量百分比的原料制得：
[0005] 二氧化硅37～42％、氧化铝3.9～7.9％、氧化钙0.4～1.2％、氧化镁0.6～1.2％、氧化钾0.6～1.2％、氧化钠1.8～2.4％、氧化铁0.4～0.8％、氧化铜2.8～4.0％和水39.3～52.5％。
[0006] 为了更好的实现本发明，本发明的相变蓄热材料优选由下述重量百分比的原料制得：
[0007] 二氧化硅41％、氧化铝4.8％、氧化钙0.8％、氧化镁0.8％、氧化钾0.7％、氧化钠2.1％、氧化铁0.6％、氧化铜2.8％、水46.4％。
[0008] 本发明所述的相变蓄热材料的制备方法为：按照一定的重量百分比称取原料中的二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化钠、氧化铁和氧化铜，将上述原料置于容器内，向容器内加入一定重量百分比 的水，均匀搅拌，直至混合均匀即可。 [0009] 通过以上简单的搅拌混合而成的相变蓄热材料，它的主原料是通过物理变化加化学反应方法来提高蓄热功能和吸热放热功能，同时缩短蓄热时间，主原料中的各组分与水结合生成结晶水合化合物或者熔融物，当相变蓄热材料被加热时，由固态熔化为液态，分子结构发生变化，吸收热量，当温度降低时，相变蓄热材料由液态凝结为固态，分子结构发生变化，同时释放热量。
[0010] 本发明的相变蓄热材料具有制作工艺简单，相变潜热大，放热性能稳定，相变材料无毒、无腐蚀性，成本低，蓄热时间短等优点，可广泛应用于蓄能锅炉、蓄能冷房、蓄能吸热罐、冷藏车、建筑保温、隔热、功能性衣服、鞋、航天等领域，用于锅炉中，可节约大量的化石原料，带来很大的经济效益。
[0012] 图1为本发明相变蓄热材料采用差示扫描量热分析仪(DSC)进行分析的材料性能曲线图。
具体实施方式
[0013] 以下通过实施例来具体说明本发明相变蓄热材料的制备方法。
[0014] 实施例1：按照以下重量百分比称取原料：
[0015] 二氧化硅41％、氧化铝4.8％、氧化钙0.8％、氧化镁0.8％、氧化钾0.7％氧化钠2.1％、氧化铁0.6％、氧化铜2.8％。
[0016] 将上述原料置于容器内，向容器内加入重量百分比46.4％的水，均匀搅拌，直至混合均匀即可。
[0017] 实施例2-3，采用如下重量百分比的原料制备，制备方法同实施例1。 [0018]原料名称 实施例2 实施例3
二氧化硅 42％ 37％
氧化铝 3.9％ 7.9％
氧化钙 0.4％ 1.2％
氧化镁 0.6％ 1.2％
氧化钾 0.6％ 1.2％
氧化钠 1.8％ 2.4％
氧化铁 0.4％ 0.8％
氧化铜 2.8％ 4.0％
水 47.5％ 44.3％
二氧化硅 42％ 37％
氧化铝 3.9％ 7.9％
氧化钙 0.4％ 1.2％
氧化镁 0.6％ 1.2％
氧化钾 0.6％ 1.2％
氧化钠 1.8％ 2.4％
氧化铁 0.4％ 0.8％
氧化铜 2.8％ 4.0％
水 47.5％ 44.3％
[0019]
[0020] 本发明相变蓄热材料采用差示扫描量热分析仪(DSC)进行分析，得到如图1所示相变蓄热材料的性能曲线。
[0021] 图1显示在外部热量因素50℃以下温度区域内，本发明相变蓄热材料发生一次吸热，在外部热量因素87℃以上温度区域内，本发明相变蓄热材料发生二次吸热，相变蓄热材料温度由25.17℃上升至113.32℃，吸收热量为1163J/g，由此可判断本发明相变蓄热材料的潜热吸热性能非常好，在温度达到113.32℃以后，本发明相变蓄热材料开始放热。 [0022] 以下通过试验例来说明本发明相变蓄热材料用在蓄热锅炉中的有益效果，试验例均选择本发明最佳优选重量百分比配方制得的相变蓄热材料。
[0023] 试验1：蓄热锅炉水容量为195升，水管安装在体积340升桶内，桶内加本发明相变蓄热材料。
[0024] 将上述蓄热锅炉用10kw.h电能加热5小时，使加热的水温达到90℃后切断电源，以16升/分的速度供应6℃的冷水，冷水通过热交换后，每隔5分钟测试出口水的温度，测量计算蓄热锅炉总的蓄存热量。
[0025] 最初测量的水温度为90℃，测试时间为2小时15分，期间测试温度28次，测试结果最终水温是24℃。这段时间，热交换排出的温水量是2200升，所以通过热交换排出的总热量为：
[0026] 入水温度：6℃
[0027] 热交换后排水的水温：∑Tn/n＝1022℃/28＝36.5℃＝37℃
[0028] 热交换后水的平均温差：△T＝37℃-6℃＝31℃
[0029] 发热总量Q＝流水量×比热×温差＝2200×1×31＝68200kcal
[0030]
[0031] 发热效率为68200kcal/2.25h＝35.19kw/h。
[0032] 由此可见，本发明蓄热材料每小时将10KW的电能转化为了35.19KW的热能，蓄热锅炉工作效率提高3倍。
[0033] 试验2：试验2的测试方法同试验1。
[0034] 最初出水温度为95℃，测试时间2小时40分钟，期间测试温度34次，最终水温是21℃，这段时间出水量是1600升，所以通过热交换后放出的总热量为：
[0035] 入水温度：4℃
[0036] 热交换后排除的平均温度：∑Tn/n＝1530℃/34＝45℃
[0037] 热交换后水的平均温差：△T＝45℃-4℃＝41℃
[0038] 发热总量Q＝水流量×比热×温差＝1600×1×41＝65600kcal
[0039]
[0040] 发热效率为65600kcal/2.7h＝28.2kw/h。
[0041] 由此可见，本发明蓄热材料每小时将10KW的电能转化为了28.2KW的热能，蓄热锅炉工作效率提高2.82倍。
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