相變材料與相變儲能技術(shù)

前言

　　相變儲能是材料科學(xué)與能源科學(xué)的交叉學(xué)科。相變儲能技術(shù)是解決能量供求在時間和空間上不匹配的矛盾，用于滿足人們在工程和產(chǎn)品的技術(shù)經(jīng)濟要求而又提高能源利用率的有效手段。因此，它在電力系統(tǒng)調(diào)峰、航空航天、太陽能利用、余熱回收、采暖空調(diào)及家用電器工業(yè)等領(lǐng)域，可以得到廣泛的應(yīng)用?！　?0世紀(jì)70年代開始，國際上較集中地進行這一領(lǐng)域的研究到現(xiàn)在，相變材料及相變儲能技術(shù)得到了極大的發(fā)展，各發(fā)達國家在探索高儲能密度、性能穩(wěn)定和具有高性能價格比的共晶鹽、合金和復(fù)合相變材料的研究上和相變儲能技術(shù)應(yīng)用上已漸成體系，少部分相變材料和技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)商業(yè)化，而且正在打進我國的市場。與此同時，也出版了相當(dāng)數(shù)量的論文和材料手冊及少量的專著?！　?0世紀(jì)70年代末期起，我國開始對相變材料和相變儲能技術(shù)展開研究，因為難度較大，所以研究工作是零散的。而較全面和系統(tǒng)的研究則從20世紀(jì)80年代中后期開始，在中國科學(xué)院和少數(shù)高等院校進行。由于得到國家自然科學(xué)基金委員會、中國科學(xué)院和各部委的支持，十多年來，我國在這一領(lǐng)域的研究取得了長足的進步。但是，應(yīng)該看到，與發(fā)達國家相比，我們的差距仍是存在的，這種差距也表現(xiàn)在相變儲能領(lǐng)域的科技文獻和專著較少?！　∽罱膬赡辏茉吹木o張和能源利用中的環(huán)境污染問題促使人們強烈要求使用具有間歇性的太陽能、風(fēng)能或廉價電力等清潔能源。與此同時，我國為了克服電力負荷峰谷差嚴(yán)重的現(xiàn)狀，在全國實行峰谷電價政策來鼓勵工業(yè)和民間在采暖、制冷空調(diào)、熱水供應(yīng)、熱風(fēng)干燥及其他方面使用谷期電力，這都對相變儲能技術(shù)的實際應(yīng)用提出了挑戰(zhàn)。人們希望具有體積小、壽命長、性能穩(wěn)定和性價比良好的相變儲能裝置付之實用或代替體積龐大的蓄熱式電鍋爐。同時，可再生能源利用的迅猛發(fā)展，也要求具有先進的儲能技術(shù)。國民經(jīng)濟和市場的迫切要求，激起了科技界、工業(yè)企業(yè)界研究和開發(fā)相變材料和相變儲能技術(shù)的熱潮。因此，研究者也就熱切希望有一本全面、系統(tǒng)和深入地闡述相變儲能材料的相變原理、性能，相變儲能技術(shù)的理論和工程實用相結(jié)合的科技專著出版。

內(nèi)容概要

本書論述了材料相變的原理和材料熱力學(xué)的基礎(chǔ)理論，全面介紹了各種無機、有機、金屬和其他復(fù)合相變儲能材料的成分、物理和化學(xué)性質(zhì)、儲熱性能及其對容器的腐蝕與防護；同時論述了相變儲能技術(shù)的原理、特點和研究范圍，相變過程傳熱理論，相變傳熱的數(shù)值分析，儲能換熱設(shè)備及絕熱技術(shù)的設(shè)計計算基礎(chǔ)和試驗方法。本書還比較詳細地介紹了相變儲能技術(shù)在電力調(diào)峰、新能源、工業(yè)和建筑節(jié)能及在家用電器工業(yè)上的工程應(yīng)用的原理、方法和實例，既具有深入的理論，又具有實用的相變材料研制和儲能裝置設(shè)計計算方法。    本書適合從事能源材料和能源利用領(lǐng)域的科研和工程技術(shù)人員，高等學(xué)校的教師和研究生、本科生作為專業(yè)參考資料或教材使用。

作者簡介

　　張仁元，畢業(yè)于華中工學(xué)院動力系，后公派到美國俄亥俄州立大學(xué)等校作訪問學(xué)者。原為中國科學(xué)院廣州能源研究所研究員，現(xiàn)為廣東工業(yè)大學(xué)材料與能源學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師。長期從事能源材料、太陽能和儲能技術(shù)研究。先后主持國家和省部級等科研項目35項。主持完成的兩項成果“相變儲能技術(shù)及其應(yīng)用”和“金屬相變儲能技術(shù)及無機鹽陶瓷基復(fù)合相變儲能材料研究”，已達到國際先進水平并獲中國科學(xué)院和廣東省科學(xué)技術(shù)二等獎。此外，還有其他4項成果獲中國科學(xué)院和省部級二、三等獎，并有8項發(fā)明和實用新型專利獲授權(quán)。1992年獲國務(wù)院突出貢獻政府特殊津貼。在國內(nèi)外公開發(fā)表論文80余篇及內(nèi)部論文集3部。

書籍目錄

前言主要符號表第1章 緒論  1.1 相變材料與相變儲能技術(shù)在國民經(jīng)濟中的作用  1.2 相變材料與相變能技術(shù)研究和應(yīng)用現(xiàn)狀  參考文獻第2章 相變儲能技術(shù)的原理、特點和研究范圍  2.1 相變儲能技術(shù)的原理    2.1.1 相變儲能的幾種方式    2.1.2 相變潛熱     2.1.3 相變儲能系統(tǒng)的基本要求    2.1.4 成核與過冷    2.1.5 相變過程的熱和質(zhì)的傳輸   2.2 相變儲能技術(shù)的特點  2.3 相變材料和相變儲能技術(shù)的研究范圍  參考文獻第3章 材料相變原理  3.1 相變的分類及特征    3.1.1 按熱力學(xué)特征分類    3.1.2 按相變方式分類    3.1.3 按原子遷動  3.2 相圖熱力學(xué)    3.2.1 相平衡條件和相律    3.2.2 因溶體的自由能-成分曲線    3.2.3 多相平衡的公切線原理    3.2.4 混合物的自由能和杠桿法則    3.2.5 相圖的表示和測定方法    3.2.6 從自由能-成分曲線推測相圖    3.2.7 二元相圖的幾何規(guī)律  3.3 相變熱力學(xué)    3.3.1 新相的形成    3.3.2 凝固熱力學(xué)    3.3.3 凝因過程  3.4 相變動力學(xué)    3.4.1 形核率    3.4.2 晶體的生長    3.4.3 結(jié)晶動力學(xué)    3.4.4 相變動力學(xué)一般規(guī)律    3.4.5 凝固組織簡介  3.5 相變的晶體學(xué)特征    3.5.1 凝固后晶體的外表面與外形    3.5.2 固態(tài)相變時的晶體學(xué)特征  3.6 單元和二元系相圖及其應(yīng)用    3.6.1 單元系相圖    3.6.2 二元系相圖  3.7 三元系相圖及其應(yīng)用    3.7.1 三元相圖幾何基礎(chǔ)    3.7.2 三元系平衡轉(zhuǎn)變的定量法則    3.7.3 三元勻晶相圖    3.7.4 三元共晶相圖    3.7.5 具有二元包晶轉(zhuǎn)變相圖的三相區(qū)的幾何特征    3.7.6 三元合金相圖的四相平衡轉(zhuǎn)變    3.7.7 具有化合物的三元相圖及三元相圖的簡化分割    3.7.8 應(yīng)用實例  參考文獻第4章 相變儲能材料  4.1 結(jié)晶水合鹽    4.1.1 結(jié)晶水和水合晶體    4.1.2 無機合鹽的過冷機理    4.1.3 減小過冷度的措施    4.1.4 無機水合鹽的析出機理    4.1.5 克服晶液分離的方法    4.1.6 幾種結(jié)晶水合鹽  4.2 其他無機化合物  4.3 三蠟  4.4 非石蠟有機材料    4.4.1 脂肪酸    4.4.2 多元醇  ……  參考文獻第5章 相變材料的儲熱性能第6章 相變儲能材料的容器與儲能換熱器第7章 相變傳熱理論第8章 相變傳熱的數(shù)值分析第9章 儲能換熱裝置和系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)第10章 相變能技術(shù)的工程應(yīng)用索引附表

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