本發明屬于復合材料技術領域，涉及海洋溫差能發電技術領域，具體涉及一種固液相變材料相變溫度調節方法。
背景技術：
近些年來，人們對海洋資源開發、海洋科學研究和海洋環境探測的需求越來越重視，因此，海洋觀測平臺及其相關技術得到了迅速發展。海洋觀測平臺具有結構簡單、工作效率高、工作區域寬、隱蔽性能好、續航能力強等優點，是獲取海洋環境資源信息的主要設備。然而，海洋觀測平臺的動力供應問題一直是制約其遠距離、長時間作業的主要瓶頸。海洋觀測平臺的續航能力對其工作效率起著至關重要的作用，研發高續航能力的海洋觀測平臺已經成為一種必然的趨勢。海洋溫差能作為一種可再生的綠色能源，具有非常廣闊的應用前景。尤其是利用海洋溫差能進行發電，從而可以保證海洋觀測平臺長時間、長距離開展工作。海洋溫差能發電技術主要是利用固液相變材料在發生固液相變時產生的體積收縮與膨脹，從而可將不同海洋深度上存在的溫差能轉化成液壓能，再利用微型液壓馬達進行發電的海洋觀測平臺供電技術。在海洋溫差能發電技術中，最為重要的環節在于海洋溫差能的獲取，而在獲取海洋溫差能的環節中最為關鍵的是熱交換工質的選擇。現有技術為此，開發一種海洋溫差能發電用固液相變熱交換工質，對海洋資源開發和海洋環境探測具有十分重要的意義。
公開號為CN201410291682.6的一種海洋溫差能發電用固液相變熱交換工質及其制備方法，該方法首先通過用正十五烷、正十七烷對正十六烷的相變溫度進行調節(14.5-17.5℃)，然后在復配后的三元相變材料添加微納米粒子的膨脹石墨粉，并采用超聲震蕩和添加分散劑的方式，最終制備出性能比較穩定的膨脹石墨石蠟基固液相變復合材料，該方法可以調節相變材料的相變溫度和十六烷導熱性能差的問題，制備過程分為三步。公開號為CN201410291682.6的一種海洋溫差能發電用固液相變熱交換工質及其制備方法，該發明雖然可以通過添加高導熱納米顆粒的方法加快十六烷相變材料熔化時間，但由于納米顆粒在相變材料中的不穩定性，需要借助加分散劑或超聲波震動的方法解決其分散性不穩定的問題，而且相變材料的相變溫度和導熱性兩個指標是分步進行調節，因此該方法步驟繁瑣。
技術實現要素：
本發明目的在于提供一種固液相變材料相變溫度調節方法。
一種固液相變材料相變溫度調節方法，所述固液相變材料由十六烷中加入復配劑組成；
所述復配劑為正辛烷、正壬烷、正庚烷、對二甲苯、苯中的任意一種；所述固液相變材料的相變溫度調節范圍為12.4-15℃。
按上述方案，所述復配劑為正辛烷；相變溫度12.4℃時正辛烷的質量分數為8.6％；相變溫度15℃時正辛烷的質量分數為3.1％；所述固液相變材料在12.4-15℃之間的相變溫度與正辛烷的質量分數呈線性關系。
按上述方案，所述復配劑為正壬烷；相變溫度12.4℃時正壬烷的質量分數為9.8％；相變溫度15℃時正壬烷的質量分數為5.4％；所述固液相變材料在12.4-15℃之間的相變溫度與正壬烷的質量分數呈線性關系。
按上述方案，所述復配劑為正庚烷；相變溫度12.4℃時正庚烷的質量分數為10.7％相變溫度15℃時正庚烷的質量分數為6.4％；所述固液相變材料在12.4-15℃之間的相變溫度與正庚烷的質量分數呈線性關系。
按上述方案，所述復配劑為對二甲苯；相變溫度12.4℃時對二甲苯的質量分數為10.4％；相變溫度15℃時對二甲苯的質量分數為4.7％；所述固液相變材料在12.4-15℃之間的相變溫度與對二甲苯的質量分數呈線性關系。
按上述方案，所述復配劑為苯；相變溫度12.4℃時苯的質量分數為9.6％；相變溫度15℃℃時苯的質量分數為5.1％；所述固液相變材料在12.4-15℃之間的相變溫度與苯的質量分數呈線性關系。
按上述方案，所述復配劑為正辛烷，相變溫度13℃時正辛烷的質量分數為7.8％。
按上述方案，所述復配劑為正壬烷；相變溫度13℃時正壬烷的質量分數為8.9％。
按上述方案，所述復配劑為正庚烷；相變溫度13℃時正庚烷的質量分數為9.8％。
按上述方案，所述復配劑為對二甲苯；相變溫度13℃時對二甲苯的質量分數為9.2％。
按上述方案，所述復配劑為苯；相變溫度13℃時苯的質量分數為8.5％。
固液相變材料利用其固態與液態之間的相互轉化而進行能量的吸收與釋放，在固液相變材料發生固態-液態相變時，通常會伴隨著體積的改變，若將這種體積變化轉化成液壓能，進而利用微型液壓馬達進行發電，就可以將海洋溫差能最終轉化成可供利用的電能。石蠟基固液相變材料具有相變溫度較低、可調范圍較寬，固液相變體積變化率較高，高壓下體積變化率較穩定等特點，比較適合應用于海洋剖面觀測平臺的溫差能供電系統中。
通過對石蠟基固液相變材料的熔點、傳熱特性和相變體積膨脹率等特性進行研究、分析，本發明選擇以體積膨脹率相對較高的十六烷為固液相變的傳熱工質母體材料。石蠟類相變材料能較大范圍的符合傳熱工質的性能要求，本發明通過加入復配劑的方式制備出滿足溫度要求的相變材料，并且石蠟類相變材料具有較大的體積膨脹率、無過冷現象、無腐蝕性、化學性能穩定等優點。
傳熱工質在融化過程中，大致經過三個階段：
第一階段，熔化過程開始之前，由于此時內外環境溫差較大，熱量極易由環境傳熱給傳熱工質，因此升溫較快；
第二階段，相變過程階段，傳熱工質由外向內逐漸熔化，液態傳熱工質逐漸增多，此時傳熱工質溫度在一定范圍內基本保持不變，所以升溫速率減慢；
第三階段，熔化過程結束，此時內外環境溫差較大，傳熱工質溫升速率逐漸增大，溫度最終趨于環境溫度。
同樣，復合相變材料的凝固過程中也大致經歷了3個階段：
第一階段，由于內外溫差非常大，自然對流起著非常強烈的作用，致使熱流量很高，從而熱量極易由傳熱工質傳給恒溫槽中的水；
第二階段，發生相變的過程，降溫速率有所減緩，這是由于發生液固相變過程，隨著液態相變材料的減少，自然對流所起的作用也逐漸變小，相變潛熱漸漸釋放出來，固液相交界面由外逐漸向內移動，熱阻變大，熱量由內向外傳導變慢；
第三階段，在相變過程的后期，固態的相變材料導熱占主導地位，降溫有所加快，最后相變材料的溫度趨于平緩直至接近環境溫度。
相對于現有技術，本發明有益效果如下：
本發明加入的復配劑能夠對十六烷的相變溫度進行調節，相變溫度可以在13.4℃-17.4℃之間任意調節。
本發明加入的復配劑可以大幅縮短二元固液相變材料完全熔化時間。
復配后的二元固液相變材料的相變體積變化率較十六烷體積變化率改變量不大。
本發明在十六烷中加入復配劑，復配劑與十六烷相溶性好，復配后的相變材料不僅可以對其相變溫度進行調節，而且加入復配劑后可以減少相變材料的完全熔化時間，同時對其相變體積變化率的影響很小，而且操作簡單。
附圖說明
附圖1：檢測裝置示意圖。
其中，1-刻度管；2-凝點測定儀；3-水；4-試管；5-相變材料；6-橡膠塞。
具體實施方式
以下實施例進一步闡釋本發明的技術方案，但不作為對本發明保護范圍的限制。
參照附圖1所示，該實驗裝置可以用來測定相變材料的相變溫度、相變體積變化率和相變材料的融化時間。該裝置主要有2石油凝點測定儀構成，該儀器可以精確調節水箱中3水的溫度(0.1℃)，實驗開始時將裝有相變材料5的試管4用橡膠塞6將試管進行封塞，橡膠塞并連接刻度管1，具體實驗測試步驟如下：
在十六烷中加入不同質量比的復配劑，由于十六烷的密度小于水，本裝置采用十六烷倒置用水作為液封的方法。首先固定好測定裝置，調節水箱溫度為25℃，維持30min，以保證試管中的相變材料的初始溫度為25℃，并記錄此時刻度管液面的讀數為V0。每隔30min調節凝點測定儀的溫度，使其依次降低2℃，并記錄相對應溫度條件下刻度管的讀數。當在溫度為T0的條件下試管中的相變材料開始凝固，并且此時刻度管的讀數會發生突變，則該相變材料的相變溫度為T0。當測出相變材料的相變溫度之后繼續按照上述方法，每隔30min調節凝點測定儀的溫度依次降低2℃，直至使凝點測定儀中水的溫度達到5℃為止，并記錄此時刻度管的讀數V1。則相變材料在相變過程中的相變體積變化量為：
ΔV＝V0-V1
其中，V0：25℃刻度管初始讀數；
V1：5℃刻度管初始讀數；
相變材料的體積變化率率為：
其中，V：相變材料的體積(60ml)。
分別將在起始溫度5℃、7℃、9℃條件下傳熱穩定后的相變材料，放入水溫分別為25℃、23℃、21℃、19℃的恒溫水箱中進行熔化實驗。設定凝點測定儀恒定水溫為t1℃，將初始溫度為t2℃的相變材料放進裝置，然后記錄刻度管的讀數V0。并開始計時，接下來每隔1min記錄一次相對應時間條件下刻度管的讀數Vi。直至最后相變材料由固態完全熔化為液態后，刻度管體積不再變化時，記錄相變材料完全熔化的時間T，熔化結束后刻度管的讀數V1。
實施例1
將十六烷作為一元固液相變材料，相變溫度為17.4℃，相變體積變化率為10.5％，5-19℃溫度區間內完全熔化的時間為：149min。
實施例2
將十六烷作為一元固液相變材料，相變溫度為17.4℃，相變體積變化率為10.5％，5-25℃溫度區間內完全熔化的時間為：30min。
實施例3
將十六烷作為一元固液相變材料，相變溫度為17.4℃，相變體積變化率為10.5％，5-23℃溫度區間內完全熔化的時間為：37min。
實施例4
將十六烷作為一元固液相變材料，相變溫度為17.4℃，相變體積變化率為10.5％，5-21℃溫度區間內完全熔化的時間為：119min。
實施例5
將十六烷、對二甲苯以質量比為2:98復配成二元固液相變材料，相變溫度為16.6℃，相變體積變化率為9.8％，5-21℃完全熔化時間為：72min；在相同溫度區間完全熔化時間相對十六烷縮短了39.5％。
實施例6
將十六烷烴、正辛烷按照質量比1：99復配成二元固液相變材料，相變溫度為16.1℃，相變體積變化率約為10.2％，5-19℃、5-21℃、5-23℃、5-25℃溫度區間內完全熔化的時間分別為：120min、79min、34min、27min，在相同溫度區間完全熔化時間相對十六烷分別縮短了：19.5％、33.6％、8％、10％。
實施例7
將十六烷烴、正辛烷按照質量比10：90復配成二元固液相變材料，相變溫度為12.8℃，相變體積變化率約為9.8％，5-19℃、5-21℃、5-23℃、5-25℃溫度區間內完全熔化時間分別為：89min、39min、30min、23min，在相同溫度區間完全熔化時間相對十六烷分別縮短了：40.26％、67.2％、18.9％、23.3％。