基于T-history法的脂肪酸相变材料的凝固-熔化动力学模型及关键参数OA北大核心CSTPCD

相变材料的熔化、结晶特性对相变储能具有重要意义,现有相变模型设定相分数与温度区间呈线性关系,未能考虑温度变化速率对相变过程的影响,因而在有关应用中的预测准确率较低。为研究温度与温度变化速率共同作用下的两相转化规律,对相变过程进行了理论分析,以相分数作为关键参数,通过固相和液相的PCM组分之间的可逆反应建立凝固-熔化动力学模型。设定Avrami方程作为模型中的反应函数,以Arrhenius方程作为模型中的速率函数。选用建筑领域常用的脂肪酸类相变材料正癸酸、月桂酸、辛酸作为实验材料,采用T-history法,通过等温结晶实验对Avrami方程进行拟合验证。经过验证证实Avrami方程与等温结晶实验所获得数据之间呈现出高度一致性与可靠性之后,通过非等温实验测试获得相变材料在不同温度与温度变化速率下的热力学信息,结合热分析动力学方法,对模型中的关键动力学参数研究测定。研究结果表明:活化能与常数因子变化趋势一致且存在互补效应,不同相变材料的活化能与常数因子大小不同,随相变过程进行,变化情况不同。反应级数随着温度变化速率的增大而减小,且凝固过程的反应级数普遍大于熔化过程。