基本介紹
相變,分類,計算公式,蒸發熱的計算,熔化熱的計算,升華熱的計算,測定方法,套用,相變熱圖,相變熱控,
相變
相變是很普遍的物理過程，它廣泛涉及到生產及科技工作。在物質形態的互相轉換過程中必然要有熱量的吸入或放出。物質三種狀態的主要區別在於它們分子間的距離，分子間相互作用力的大小，和熱運動的方式不同。因此在適當的條件下，物體能從一種狀態轉變為另一種狀態。其轉換過程是從量變到質變。例如，物質從固態轉變為液態的過程中，固態物質不斷吸收熱量，溫度逐漸升高，這是量變的過程；當溫度升高到一定程度，即達到熔點時，再繼續供給熱量，固態就開始向液態轉變，這時就發生了質的變化。雖然繼續供熱，但溫度並不升高，而是固液並存，直至完全熔解。
分類
相變熱（phase change heat）指物質在相變化過程中吸收或釋放的熱量，主要有：（1）蒸發熱，由液相變為氣相時的相變熱；（2）熔化熱，由固相變為液相時的相變熱；（3）升華熱，由固相直接變為氣相時的相變熱。在化工中，蒸發熱最常用。
計算公式
蒸發熱的計算
計算蒸發熱常用里德爾式：
計算蒸發熱還常用沃森式：
式中下標1和2分別表示兩個不同溫度。此式用於從某一溫度下的蒸發熱計算另一溫度下的蒸發熱。
熔化熱的計算
熔化熱不但取決於溫度，還同固相的晶形有關，因而缺乏通用的計算方法。對於單原子物質，可用下式估算：
式中，
為熔化熱；
為正常熔點；R為摩爾氣體常數。
升華熱的計算
升華熱一般可以看作是熔化熱與蒸發熱之和。
測定方法
(1)直接量熱。例如在等壓（壓力等於飽和蒸氣壓）下測定一定量液體蒸發所需的能量，算出蒸發熱。
(2)先測量不同溫度下的飽和蒸氣壓；然後用克勞修斯－克拉珀龍方程計算蒸發熱。許多物質的相變熱數據刊在有關手冊中，也可用經驗式計算。其中蒸發熱數據已較完備，經驗式的精度也較高。
套用
相變熱圖
相變熱圖是用噴塗在模型表面具有固定融熔溫度（即相變溫度）的相變塗料來顯示模型的壁面溫度的一項試驗技術。
相變塗料在未熔化前呈白色不透明晶體，將它稀釋後均勻地噴塗在用黑色襯底（為了加大反差）絕熱材料製成的模型表面上。當熱空氣流過模型表面時，熱傳導使模型表面溫度逐漸升高，到達相變溫度後發生相變，塗料變成無色透明的液體，露出模型底色，未相變區域和己相變區域之間黑白顏色的對比就形成一條清晰的相變線。在相變線上，由於塗層很薄，可以近似地認為：相變溫度等於壁面溫度。試驗時，通過CCD攝像機現場拍攝模型表面相變線的推移過程，圖像採集卡對視頻圖像進行採集、轉換後，經過傳輸和存貯系統送入計算機內部，再利用數字圖像處理學的方法對圖像上的相變線進行提取，軟體內部記錄下不同時刻t的相變線位置，代入熱圖試驗的基本公式進行參數計算，最後得到模型表面氣動加熱的各種特性參數，繪製出熱流分布曲線和熱圖譜，並輸出各種數據結果。
相變熱控
所謂相變熱控就是將相變材料置於被控設備與外部環境之間，當被控設備溫度高於相變點時，相變材料通過相變吸收熱量，維持設備溫度在某一溫度以下，防止設備過熱；而當被控設備溫度下降至低於相變點時，相變材料通過相變而放出熱量；從而使得被控設備溫度維持在某一溫度以上，防止設備溫度過低，以此實現對設備的熱控。
相變材料進行熱控的原理
相變材料進行熱控的原理相變儲能以儲能密度大、相變時溫度近似恆溫的優勢，特別適合於具有周期性工作或一次性工作的短時高發熱部件的熱控，也可以利用該技術改善太空飛行器在軌道上經歷的波動熱環境；同時，作為一種被動式熱控方式，它具有沒有工作部件，節能可靠、原則上可以無限次使用、經濟性高、高儲熱密度等優點，使其能很好地滿足熱控裝置輕質、緊湊、安全可靠的要求，尤其是隨著近年來發熱部件日益集成化、小型化和高功率化，傳統散熱方式面臨著新的挑戰，相變熱控在熱控領域的優勢更加顯現。
