一种基于Python的多元复合PCM低共熔体系的计算方法和应用

本发明属于相变建筑材料，具体涉及一种基于python的多元复合pcm低共熔体系的计算方法和应用。

背景技术：

1、将相变储能材料(pcm)应用于建筑材料当中，以实现太阳能的二次利用是现代建筑行业发展的一个方向，pcm通过相变实现对热能的储存和释放，对建筑物的温度起到调控的作用，可以减少空调采暖系统的使用，节省大量能源。相关研究表明，通常情况下建筑节能领域应用的适宜温度为20～30℃，而大多数单一的pcm相变温度较高，不符合此应用需求。为寻求新的突破，在低共熔理论的支撑和不断研究下，多元共晶pcm具有稳定的热学和化学性质，复合后的pcm相变温度范围广，可以满足绿色节能建筑的应用需求。因此，对于多元共晶pcm的研究成为了相变研究中的热点。目前，无机类pcm由于存在过冷、相分离等问题在建筑领域应用较少，多以有机类pcm研究为主，常见的有脂肪酸、脂肪醇、石蜡，它们具有性能稳定、相变潜热大、安全、成本效益高等优点。而石蜡常以混合物形式存在，没有固定的熔点，低共熔理论难以适用，故在多元复合方面多以脂肪酸和脂肪醇为主。而脂肪酸和脂肪醇的种类比较多，具有较大研究的潜力。但目前的多元复合pcm主要集中在对脂肪酸之间的二元和三元复合研究，对于脂肪酸和脂肪醇的多元组合研究较少，并缺乏对多种脂肪酸和脂肪醇进行系统性的多元组合研究的理论指导。

2、单一脂肪酸/醇存在相变温度偏高，不适用于储能建筑领域。现有技术中常通过二元或多元共混，形成共熔物以降低相变温度。利用施罗德公式(schroder formula)计算各组分的物质的量比制备一系列不同配比的二元或多元体系，绘制相图，并通过大量试验和dsc测试得到最低共熔物的实际比例，但该方法存在计算过程繁琐，计算精准度较低等问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于python的多元复合pcm低共熔体系的计算方法和应用，用于解决现有技术中低共熔体系计算繁琐精确度低的问题。

2、为了实现上述技术效果，本发明采用的技术方案如下：

3、本发明提供一种基于python的多元复合pcm低共熔体系的计算方法，包括将公式1i＝a,b和公式2用python编程；

4、当大于等于二的n种材料混合为多元复合pcm低共熔体系时，将所述n种材料中的任意两种材料分别当做a、b，输入a、b材料的分子量、熔化潜热、熔化温度，输出混合物的配比、分子量、熔化潜热和熔化温度，然后将输出的混合物作为a，剩余未参与计算的材料中的任意一种作为b，重复计算，直到所述n种材料全部参与计算；

5、其中hi为i组分在低共熔点时熔化热，单位为j/mol，ti为i组分的熔化温度，单位为k，tm为低共熔混合物的熔点，单位为k，hm是低共熔混合物的融化潜热(j/mol)；xi为低共熔混合体系i组分的摩尔分数，r为气体常数，取8.314j/mol·k，xa+xb＝1，所述xa、xb分别为组分为a和b时，低共熔混合体系a组分和b组分的摩尔分数。

6、进一步地，上述n种材料中的每一种材料包括脂肪酸、脂肪醇中的任意一种。

7、进一步地，所述脂肪酸包括正癸酸(capric acid,ca)、月桂酸(lauric acid,la)、肉豆蔻酸(myristic acid，ma)、软脂酸(palmitic acid，pa)和硬脂酸(stearic acid,sa)中的任意一种。

8、进一步地，所述脂肪醇包括十二醇(dodecanol,dd)、十四醇(tetradecanol,td)、十六醇(hexadecanol,hd)、和十八醇(stearyl alcohol,od)中的任意一种。

9、进一步地，应用所述计算方法构建二低共熔体系。

10、进一步地，应用所述计算方法构建三元低共熔体系。

11、进一步地，应用所述计算方法构建四元低共熔体系。

12、进一步地，应用所述计算方法构建多元低共熔体系。

13、进一步地，本发明还提供了一种多元复合pcm低共熔体系的计算模型：通过计算机语言将本发明所提供的计算方法进行编程，进行多元复合pcm低共熔体系的计算。

14、与现有技术相比，本发明具有的有益效果至少在于：

15、本发明利用python将施罗德公式进行编程，计算多元脂肪酸/醇低共熔体系，计算迅速，准确率高，可以用来计算建立多元复合pcm体系。

技术特征：

1.一种基于python的多元复合pcm低共熔体系的计算方法，其特征在于：将公式1i＝a,b和公式2用python编程；

2.根据权利要求1所述的基于python的多元复合pcm低共熔体系的计算方法，其特征在于：所述n种材料中的每一种材料包括脂肪酸、脂肪醇中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的基于python的多元复合pcm低共熔体系的计算方法，其特征在于：所述脂肪酸包括正癸酸(capric acid,ca)、月桂酸(lauric acid,la)、肉豆蔻酸(myristic acid，ma)、软脂酸(palmitic acid，pa)、硬脂酸(stearic acid,sa)中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的基于python的多元复合pcm低共熔体系的计算方法，其特征在于：所述脂肪醇包括十二醇(dodecanol,dd)、十四醇(tetradecanol,td)、十六醇(hexadecanol,hd)、十八醇(stearyl alcohol,od)中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的基于python的多元复合pcm低共熔体系的计算方法，其特征在于：应用所述计算方法构建二低共熔体系。

6.根据权利要求1所述的基于python的多元复合pcm低共熔体系的计算方法，其特征在于：应用所述计算方法构建三元低共熔体系。

7.根据权利要求1所述的基于python的多元复合pcm低共熔体系的计算方法，其特征在于：应用所述计算方法构建四元低共熔体系。

8.根据权利要求1所述的基于python的多元复合pcm低共熔体系的计算方法，其特征在于：应用所述计算方法构建多元低共熔体系。

9.一种多元复合pcm低共熔体系的计算模型，其特征在于通过计算机语言将权利要求1-4任一项所述的计算方法进行编程，进行所述多元复合pcm低共熔体系的计算。

技术总结
本发明公开了一种基于Python的多元复合PCM低共熔体系的计算方法和应用，通过Python将计算公式1和公式2编程，当大于等于二的N种材料混合形成多元复合PCM低共熔体系时，将所述N种材料中的任意两种材料分别当做A、B，输入A、B材料的分子量、熔化潜热、熔化温度，输出混合物的配比、分子量、熔化潜热和熔化温度，然后将输出的混合物作为A，剩余未参与计算的材料中的任意一种作为B，重复计算，直到所述N种材料全部参与计算，输出混合物的配比、分子量、熔化潜热和熔化温度。本发明通过Python编程来实现多元低共熔体系的计算，速度快，准确率高。

技术研发人员：董金美,刘启元,文静,郑卫新,常成功,肖学英
受保护的技术使用者：中国科学院青海盐湖研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15