【IT168 资讯】相变是指物质集聚态的变化。物质在发生相变时，由于分子重新排列和分子热运动速度改变，必然伴随着吸收或放出一定的热量，这种热量称为相变潜热。相变制冷就是利用物质由质密态到质稀态的相变(融化、蒸发、升华)时的吸热效应达到制冷目的。

　　1)固体融化制冷

　　制冷技术中常用纯水冰、溶液冰或冰盐的融化过程来制冷。由于这种方式都是以一定数量的固体物质作制冷剂，作用于被冷却对象，一旦固体全部相变制冷过程即告结束，所以不能利用它们的融化过程来组成制冷机的循环。

　　天然冰制冷是最早使用的降温方法，但它的来源是有限的，现代制冷技术中大量应用的纯水冰都是制冷机制备的。在标准大气压(101325Pa)下，纯水冰的融化温度为273.15K，融化潜热为335kJ/kg。所以，利用纯水冰融化能使被冷却的物体保持O℃以上的温度。

　　3条相平衡线将图分为3个区域，即:水、水蒸气和冰。三相点O的温度为273.16K，压力为610.62Pa。OC线是水蒸气和水的平衡线，即水汽化过程中的温度和压力关系曲线;OB线是冰和水的平衡线;OA线是冰和水蒸气的平衡线，即冰的升华曲线。可以看出，在三相点和三相点以下时，冰可以直接升华为水蒸气，冰升华时的温度与相应的压力有关。尽管冰升华也可以制冷，但实际应用中主要还是利用冰融化制冷。

　　冰盐作为制冷剂可以实现0℃以下的制冷。冰盐是指冰和盐类的混合物，工业上应用最广的是冰块与工业食盐(NaCl)的混合物。冰盐冷却过程包括冰融化吸热和盐溶解吸热:首先是冰吸热融化，在冰表面形成一层水膜，此时的温度为OC;接着盐溶解于水膜中，同时要吸收溶解热，造成盐水膜的温度降低;继而冰在较低的温度下进一步融化，并通过其表层的盐水膜与被冷却对象发生热交换。这样，当冰全部融化后，形成均匀的盐水溶液。冰盐冷却所能到达的温度与盐的种类及混合物中盐与冰的比例有关，见表2.1

　　当冰盐按一定的配比混合融化后可以形成共品溶液，常常被用来冻结成共晶冰(也称溶液冰)进行冷量储存，然后在需要用冷的时候吸收热量而融化，使冷却对象降温。共晶冰在融化过程中温度是不变的，该温度称为共晶温度。共晶温度低于0℃的共晶冰通常用于无机械制冷的冷藏汽车中，共晶温度高于0℃的共晶冰通常作为蓄能空调系统的储能介质。表2.2 列出了一些用于制冷目的的共晶溶液的物理性质。

　　近年来，固体相变蓄冷技术在制冷空调中的研究和应用日益广泛，其目的在于缓解能量供求双方在时间、强度和地点上的不匹配，合理利用能源和减少环境污染。例如，采用传统的冰蓄冷，在冷量富足时通过制冰将冷量储存到固态冰中，到冷量需求很大的时刻再以冰融化的方式将冷量释放出来，从而解决制冷设备定常制冷量与用冷负荷起伏的不平衡矛盾。采用动态制冰技术制取冰水混合物(Iceslurry)便于输送，在食品冷截方面更是具有得天独厚的优势。

　　在蓄冷空调系统的应用中，由于冷源温度的需求不是很低，若采用冰蓄冷，则系统中还需要增加中间换热装置，而且制冰过程中制冷机的效率要比正常空调工况下的低。因此，目前很多研究者都致力于研究开发融点在4-10℃的相变材料作为空调蓄能用。这类材料通常叫做高温相变材料，简称PCM。目前，这类材料的研究集中在两方面:一是共晶盐或复合盐水合物，代表性的成果是由美国TRANSPHASE公司与哈佛大学生化研究所在1981年开发成功的T-47型(融点为8.3℃)和1988年调配成功的T-41(融点为5℃)型两种产品;二是氟利昂气体水合物，其融点可通过调节气体压力达到。(美国橡树岭国家实验研究室和我国中科院广州能源研究所都在这方面开展了研究)