摘要：在改革开放的新时期，物质相变是一个持续的过程，在这个过程中材料往往会半数字和对能量的释放或者吸收，这对于化工设备的运作有着不可忽视的影响，极其考验化工设备对温度的承受能力，因此必须对材料相变进行有效的分析，从而为改进化工设备进行不断的技术创新和探索。在相变材料生产过程中，尤其是化工生产以及其他多种混合材料的生产当中，通常都是不连续的，而且不够稳定，这就需要利用相变材料对其中的能量进行储存，从而减少对化工设备的损害，本文就相变材料对化工设备的影响进行必要的分析，进而发现其中的问题，提出必要的解决措施。
关键词：材料相变;化工设备;特性;影响
引言
随着人类社会经济的不断发展及能源的大量消耗，节能环保已成为全球关注的话题，新能源的开发利用以及提高能源利用效率已经成为各国研究开发的重点。利用储热材料实现能量供应与需求的平衡，能有效提高能源利用效率，达到节能环保的目的，在能源、航天、建筑、农业、化工等诸多领域具有广阔的应用前景，已成为世界范围内研究的热点。材料储热的本质是将一定形式的能量在特定的条件下储存起来，并在特定的条件下加以释放和利用。热能存储有3种形式:显热储热、潜热储热和化学反应储热。显热储热是利用材料自身的温度变化来存储和释放热能，而不发生任何其它的变化[U.27，这种储热方式简单，成本低，在工作过程中温度会随储存或释放的能量大小发生持续性变化。潜热储存是利用储热材料在发生相变时吸收或放出热量来储热与放热，也称为相变储热。化学反应储热是利用储热材料相接触时发生可逆的化学反应来储放热能。实际上，潜热储热和化学反应储热常常伴随着温度的变化，即与显热储热混合在一起，难以分离。相变材料在相变的过程中会吸收或释放大量潜热，具有储热密度高、体积小巧、温度控制恒定、节能效果显著、相变温度选择范围宽、易于控制等优点，因此广泛应用于热量储存和温度控制领域。
1概述
物质相变，顾名思义就是物质形态的相互转变，通常物质从最终形态转变为另一种形态，这个转变的过程，就是物质的相变。而在互相转变的过程中，物质的化学性质以及物理性质依然是相同的，并没有随着形态的改变而发生变化，而在变化中具有较为明显界面的部分称之为相，物质通常分为气相、固相以及液相。一级相变。物质的形态在发生相变的时候，不仅会产生体积的变化，而且能够同时对热量进行释放或者吸收，这样的相变被称之为一级相变。比如，在标准大气压下，lkg的冰转为同等质量和温度的水，必须要吸收80千卡的能量，此时冰的体积发生变化，类似这种冰水转化都是一级相变。二级相变。物质在发生具体形态的变化的时候，如果体积没有变化，而且不受吸收和释放热量的影响，仅仅在热膨胀系数以及等温压缩系数等方面出现物理量的变化，这种属于二级相变。例如超导体和正常导体、铁磁体以及顺磁体之间的转变都属于二级相变的具体情况，二级相变对于人类的生产和生活方面有着非常积极的影响，在许多领域都有着非常重要的应用。
2相变材料对化工设备特性的影响
2.1添加材料
在相变材料中添加金属、石墨、碳纤维、纳米材料等，可以改善相变材料的导热性能。金属是热的良导体，具有较高的导热系数，采用金属基结构或在相变材料中添加金属物、金属粉末或金属泡沫，都能够强化相变材料的传热性能。但有些金属与相变材料之间可能存在不相容性，且由于金属密度较高，容易导致整个蓄热系统的质量增加。将石墨制成粉末加入石蜡中也可以提高其导热性能，其导热性良好，无毒害作用，且价格便宜。而应用更为广泛的是利用石墨独特的晶体结构以及良好的吸附性能，将其作为支撑材料制备定型的相变储热复合材料。这样制备的相变储热材料具有不会发生泄漏，不需要进行封装等优点，但多次使用后相变材料容易析出。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆碳纤维具有较高的导热系数和很强的抗腐蚀能力，相对密度较低，同时又能与绝大多数相变材料相容，因此在强化传热方面具有很大的优势。利用碳纤维提高相变材料的导热系数方面做了大量的研究，证实在一般情况下，传热效果随着碳纤维体积分数和直径的增大而不断加强，但存在最优值，同时还发现碳纤维的排布方向及其有序性也是影响导热系数的重要因素。
2.2高铬铁素体不锈钢的低温脆性
高铬铁素体不锈钢虽有较好的耐蚀性，但存在低温脆性，甚至常温脆性，限制了它的应用。最初认为冷脆性是铬不锈钢体心立方金属的本质，铬含量越高，冷脆性越大。随着真空冶金技术的进展，高纯铁素体不锈钢应运而生，如E-Brite26等，这些合金由于间隙杂质氮、碳及氧含量很低，故改善了低温脆性，这说明铁素体不锈钢中铬含量不是冷脆性的原因。此外，还可通过加人少量钦或加人奥氏体形成元素N,Ni,Mn，前者可细化晶粒改善韧性，后者可形成少量，，以a为主的复相钢，也改善韧性，如Cr17Ti与Cr25Nit。近年采用AOD精炼，加少量镍，并用Ti,Nb稳定化，降低间隙元素含量，控制C+N不大于0.06%，如开发的544660钢(SEA-CURE),即OOCr27Ni4Mo4TiNb，其延性/脆性转变温度达一84}C，大大降低了冷脆性;而且可以避免奥氏体形成，保持单相铁素体，晶粒等轴均匀，晶界无析出物。
2.3胶囊密封
相变材料微胶囊是应用微胶囊技术在固一液相变材料微粒表面包覆一层性能稳定的膜而构成的具有核壳结构的复合相变材料。微胶囊相变材料由内核和外壳两部分构成。内核是指包裹在微胶囊内部的相变材料(也称为芯材、囊芯)，常见的有结晶水合盐、共晶水合盐、直链烷烃、石蜡类、脂肪酸类和聚乙二醇等。外壳是指由成膜材料所形成的包覆膜(也称为壁材、囊壁)，通常为合成高分子材料，如聚乙烯、聚苯乙烯、聚脉、聚酞胺、环氧树脂、脉醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂等，该类材料成膜性好、性能稳定、机械强度高、致密性好，具有良好的弹性和韧性，且原料易得，价格便宜。此外，有些微胶囊相变材料中还含有成核剂等其它助剂，用来改善相变材料的性能田。目前，制备胶囊相变材料的方法主要有原位聚合法、界面聚合法、相分离凝聚法、喷雾干燥法以及溶胶一凝胶法等。几种方法各有其优缺点，其中原位聚合法和界面聚合法使用最为广泛。原位聚合法是指反应单体及催化剂全部位于芯材液滴的内部或者外部，单体在微胶囊体系的连续相中是可溶的，而聚合物在整个体系中是不可溶的，聚合反应发生在芯材液滴的表面，所产生的聚合物沉积在囊芯表面并包覆而形成微胶囊。
结语
随着技术的进步，相变储能材料目前的研发还是比较迅速的，而且很多实用相变材料己经应用到了实际的生活中，这些应用目前大多是集中在太阳能利用、温度反映控制、工业余热废热储存、电动车等。而低温储能主要的应用范围是太阳能储存以及废热回收等等;高温储能主要的应用领域是太阳能电站、人造卫星以及磁流体等方面。此外，固固相变的储热材料在家庭供暖中有着广泛的应用，通过盐和水的相变，可以达到热效率以及收缩膨胀小等效果。由此可见，相变材料在生活和生产中发挥着不可替代的作用，己经为工业生产和人类生活带来了很大的便利，随着技术的进步和创新以及人类思维方式的开拓，相变材料会进一步改进，从而更好的服务于人类社会的发展，促进经济的进步和人类生活水平的提高。
参考文献
[1]段传璞.石蜡/海绵复合相变材料用于接触式取暖的性能评价[J].科技资讯，2017(36):94-97,101.
[2]沈心媛，陈柯宇等建筑相变材料及其封存方式浅析[J」江苏建材，2018(04):9-12.
[3]林俊杰，杜娟等.PCM用于锉电池散热研究进展[J].广州化工，2014(04):13-16.
论文作者:李小龙
论文发表刊物:《城镇建设》2019年13期
论文发表时间:2019/9/17
标签：材料论文; 脆性论文; 潜热论文; 物质论文; 化工设备论文; 发生论文; 碳纤维论文; 《城镇建设》2019年13期论文;