相變材料與相變儲(chǔ)能技術(shù)

前言

　　相變儲(chǔ)能是材料科學(xué)與能源科學(xué)的交叉學(xué)科。相變儲(chǔ)能技術(shù)是解決能量供求在時(shí)間和空間上不匹配的矛盾，用于滿足人們?cè)诠こ毯彤a(chǎn)品的技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(yáng)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(kāi)始，國(guó)際上較集中地進(jìn)行這一領(lǐng)域的研究到現(xiàn)在，相變材料及相變儲(chǔ)能技術(shù)得到了極大的發(fā)展，各發(fā)達(dá)國(guó)家在探索高儲(chǔ)能密度、性能穩(wěn)定和具有高性能價(jià)格比的共晶鹽、合金和復(fù)合相變材料的研究上和相變儲(chǔ)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(jìn)我國(guó)的市場(chǎng)。與此同時(shí)，也出版了相當(dāng)數(shù)量的論文和材料手冊(cè)及少量的專著?！　?0世紀(jì)70年代末期起，我國(guó)開(kāi)始對(duì)相變材料和相變儲(chǔ)能技術(shù)展開(kāi)研究，因?yàn)殡y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(kāi)始，在中國(guó)科學(xué)院和少數(shù)高等院校進(jìn)行。由于得到國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、中國(guó)科學(xué)院和各部委的支持，十多年來(lái)，我國(guó)在這一領(lǐng)域的研究取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。但是，應(yīng)該看到，與發(fā)達(dá)國(guó)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(chǔ)能領(lǐng)域的科技文獻(xiàn)和專著較少?！　∽罱膬赡?，能源的緊張和能源利用中的環(huán)境污染問(wèn)題促使人們強(qiáng)烈要求使用具有間歇性的太陽(yáng)能、風(fēng)能或廉價(jià)電力等清潔能源。與此同時(shí)，我國(guó)為了克服電力負(fù)荷峰谷差嚴(yán)重的現(xiàn)狀，在全國(guó)實(shí)行峰谷電價(jià)政策來(lái)鼓勵(lì)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(duì)相變儲(chǔ)能技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用提出了挑戰(zhàn)。人們希望具有體積小、壽命長(zhǎng)、性能穩(wěn)定和性價(jià)比良好的相變儲(chǔ)能裝置付之實(shí)用或代替體積龐大的蓄熱式電鍋爐。同時(shí)，可再生能源利用的迅猛發(fā)展，也要求具有先進(jìn)的儲(chǔ)能技術(shù)。國(guó)民經(jīng)濟(jì)和市場(chǎng)的迫切要求，激起了科技界、工業(yè)企業(yè)界研究和開(kāi)發(fā)相變材料和相變儲(chǔ)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(chǔ)能材料的相變?cè)?、性能，相變?chǔ)能技術(shù)的理論和工程實(shí)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(wú)機(jī)、有機(jī)、金屬和其他復(fù)合相變儲(chǔ)能材料的成分、物理和化學(xué)性質(zhì)、儲(chǔ)熱性能及其對(duì)容器的腐蝕與防護(hù)；同時(shí)論述了相變儲(chǔ)能技術(shù)的原理、特點(diǎn)和研究范圍，相變過(guò)程傳熱理論，相變傳熱的數(shù)值分析，儲(chǔ)能換熱設(shè)備及絕熱技術(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算基礎(chǔ)和試驗(yàn)方法。本書還比較詳細(xì)地介紹了相變儲(chǔ)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(shí)例，既具有深入的理論，又具有實(shí)用的相變材料研制和儲(chǔ)能裝置設(shè)計(jì)計(jì)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(jiǎn)介

　　張仁元，畢業(yè)于華中工學(xué)院動(dòng)力系，后公派到美國(guó)俄亥俄州立大學(xué)等校作訪問(wèn)學(xué)者。原為中國(guó)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(zhǎng)期從事能源材料、太陽(yáng)能和儲(chǔ)能技術(shù)研究。先后主持國(guó)家和省部級(jí)等科研項(xiàng)目35項(xiàng)。主持完成的兩項(xiàng)成果“相變儲(chǔ)能技術(shù)及其應(yīng)用”和“金屬相變儲(chǔ)能技術(shù)及無(wú)機(jī)鹽陶瓷基復(fù)合相變儲(chǔ)能材料研究”，已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平并獲中國(guó)科學(xué)院和廣東省科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)。此外，還有其他4項(xiàng)成果獲中國(guó)科學(xué)院和省部級(jí)二、三等獎(jiǎng)，并有8項(xiàng)發(fā)明和實(shí)用新型專利獲授權(quán)。1992年獲國(guó)務(wù)院突出貢獻(xiàn)政府特殊津貼。在國(guó)內(nèi)外公開(kāi)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(hào)表第1章 緒論  1.1 相變材料與相變儲(chǔ)能技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)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(xiàn)第2章 相變儲(chǔ)能技術(shù)的原理、特點(diǎn)和研究范圍  2.1 相變儲(chǔ)能技術(shù)的原理    2.1.1 相變儲(chǔ)能的幾種方式    2.1.2 相變潛熱     2.1.3 相變儲(chǔ)能系統(tǒng)的基本要求    2.1.4 成核與過(guò)冷    2.1.5 相變過(guò)程的熱和質(zhì)的傳輸   2.2 相變儲(chǔ)能技術(shù)的特點(diǎn)  2.3 相變材料和相變儲(chǔ)能技術(shù)的研究范圍  參考文獻(xiàn)第3章 材料相變?cè)? 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(dòng)  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(cè)定方法    3.2.6 從自由能-成分曲線推測(cè)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(guò)程  3.4 相變動(dòng)力學(xué)    3.4.1 形核率    3.4.2 晶體的生長(zhǎng)    3.4.3 結(jié)晶動(dòng)力學(xué)    3.4.4 相變動(dòng)力學(xué)一般規(guī)律    3.4.5 凝固組織簡(jiǎn)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(shí)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?jiǎng)蚓鄨D    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(jiǎn)化分割    3.7.8 應(yīng)用實(shí)例  參考文獻(xiàn)第4章 相變儲(chǔ)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(wú)機(jī)合鹽的過(guò)冷機(jī)理    4.1.3 減小過(guò)冷度的措施    4.1.4 無(wú)機(jī)水合鹽的析出機(jī)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(wú)機(jī)化合物  4.3 三蠟  4.4 非石蠟有機(jī)材料    4.4.1 脂肪酸    4.4.2 多元醇  ……  參考文獻(xiàn)第5章 相變材料的儲(chǔ)熱性能第6章 相變儲(chǔ)能材料的容器與儲(chǔ)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(chǔ)能換熱裝置和系統(tǒng)設(shè)計(jì)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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