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储热技术及应用[5]:胶囊式相变储热技术

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发表于 昨天 16:28 | 显示全部楼层 |阅读模式
相变储能技术是基于相变材料(PCM)在相变过程中吸收与释放热量,其中固液相变材料在相变过程体积变化小、潜热密度大等优点得到广泛应用。需指出的是,相变材料在熔化-凝固交变工作过程中不可避免地会出现泄漏现象,这可能影响其实际推广应用。为解决储热装置内部相变过程中液态PCM的泄露问题,并减小相变材料(PCM)与外界环境的反应,尤其是减缓相变过程体积变化的影响,出现了一种胶囊式相变储热技术。
微胶囊技术是将单个颗粒或液滴涂上一层连续的薄膜,以产生微米到毫米大小的胶囊。微胶囊相变材料主要由两部分组成(图1):以PCM为核心和以聚合物或无机壳为PCM的容器。微胶囊的形状可以是规则的(如球形、管状和椭圆形),也可以是不规则的形状。由于微胶囊相变材料的一系列优点,在建筑节能、纺织服装、复合材料等实际工程中有广泛应用。
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1 建筑节能
在建筑节能应用中,将相变微胶囊预埋于地板、干墙、混凝土、天花板、面板、石膏板、保温板、墙板等,以满足建筑制冷、供暖以及通风等节能要求。将微胶囊嵌入混凝土可以增强墙体的隔热和隔音性能,并且现有研究表明,混凝土中嵌入微胶囊的混合物作为结构材料是安全的,但混凝土抗压能力较低,孔隙率较高。相变微胶囊还可嵌入墙体板、水泥砂浆、石膏石膏、夹芯板和楼板中,以减少住宅和商业建筑领域的电力需求。
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2    纺织服装
相变微胶囊应用于纺织服装业是一个古老的课题,但如今却日益受到关注。纺织品中含有微胶囊,能起到热调节功能,有助于防止过热。例如,相变微胶囊用于极端寒冷的天气的户外穿着,如派克服、背心、裤子、滑雪服、狩猎服装,靴子、手套以及室内保暖物品如毛毯、羽绒被、床垫和枕套等,为极端寒冷天气提供额外的热保护。此外,相变微胶囊还可包覆在织物表面或嵌入纤维内,提高其储热能力。因此,相变微胶囊技术在纺织服装业有重要应用前景,如汽车和农业用纺织品、运动服/防护服和医用纺织品等行业。
3    复合材料
  相变微胶囊在复合材料方面的应用主要体现在相变微胶囊浆料和相变微胶囊复合泡沫。相变微胶囊浆料是一种多功能固/液混合物,包括1)液体(如水),即工作范围内的连续单相物质,(2)分散的PCM颗粒和添加剂,有助于颗粒分散。浆料可以通过PCM颗粒的潜热储存和传递热量。浆液作为一种强化传热流体和储热介质,具有较高的传热能力。在浆料中,由于壳体阻止了PCM液滴之间的接触,不会发生聚结现象。另外聚氨酯泡沫塑料广泛应用于汽车内饰、医疗用品等领域。将相变微胶囊应用于聚氨酯泡沫塑料中可以提高其隔热性能,能有效解决泄漏和导热系数低的问题。此外,还可在泡沫金属中渗透相变微胶囊来加强热管理。

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中国热管理产业技术创新战略联盟 原创发布

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