与显热蓄热相比,相变蓄热具有储能密度高、蓄放热近似等温、过程易控制等优点,非常适于解决能量供给与需求失衡的难题。相变材料(PCM)是相变蓄热技术的基础。无机水合盐类PCM是中低温PCM中最重要的一类,具有使用范围广、价格便宜、导热系数大、单位体积蓄热密度大等优点,但此类相变材料通常存在过冷和相分离两大缺陷,从而大大影响了其蓄热能力,缩短了材料的使用寿命,长期以来一直是水合盐类相变蓄热技术需要解决的最主要难题。为了进一步对此类相变材料进行研究,解决水合盐普通存在的过冷和相分离问题,改善其稳定性和可靠性,对三水醋酸钠(CH3COONa·3H2O)这一典型的无机水合盐类PCM进行了多方面的研究,探索了三水醋酸钠发生过冷和相分离的原因,实验研究了不同方法对于抑制其过冷和相分离理的效果,并从理论上进行分析。此外,对相变蓄热装置的热力学性能进行了探讨。本文的主要工作和成果如下:1.采用热重-差示扫描量热法(TG-DSC)并结合热力学理论分析探讨了三水醋酸钠的脱水过程。从脱水-水合的角度分析,三水醋酸钠的失水特性将影响其作为PCM使用时的过冷和相分离情况。针对蒸汽压差异引起的三水醋酸钠相变过程中的结晶水蒸发逸出问题,提出了采用硅油覆盖样品的方法,在室温~80℃的范围内取得了很好的抑制效果。2.实验研究了超声波照射对三水醋酸钠等水合盐相变性能的影响,结果表明超声波作用能强化传质过程,提高物质在水中的溶解度,使析出的盐重新溶解从而有效改善相分离。3.实验研究了成核剂对三水醋酸钠相变性能的影响,结果表明十二水磷酸氢二钠是三水醋酸的有效成核剂,通过热力学分析发现,醋酸钠溶液对磷酸氢二钠水合物有很强的脱水作用,真正起成核作用的是相变体系中生成的磷酸氢二钠。4.实验研究了木糖醇对三水醋酸钠相变性能的影响,结果表明木糖醇能加速三水醋酸钠脱水过程的发生和进行,而且由于木糖醇水溶液的饱和蒸汽压低于三水醋酸钠的汽化压力,在冷却时将抑制水合盐结晶。而木糖醇作为增稠剂添加时,会影响成核剂的使用效果,导致相变体系无法在较小过冷度的情况下顺利结晶。5.探讨了以三水醋酸钠为蓄热主材的相变系统和以水为蓄热介质的显热系统的热力学性能,发现相变储能在蓄热数量和品质上都明显优于显热储能。