多孔材料对相变蓄热性能的强化研究

40035030025020015010050001020温差 /K304050融化时间 /min系列1

图4-17 v=0.45m/s不同温差情况下泡沫铜/共晶盐复合相变材料的融化时间

在模拟过程中记录四个温度（温差）下液相分率随时间的变化曲线，汇总后得到如下图4-18所示曲线：

1.210.8温差=10K温差=20K温差=30K温差=40K液相率0.60.40.20-0.20500010000150002000025000时间 /s

图4-18 v=0.45m/s，不同温差条件下液相率曲线图

（4）当管内流体速度为0.5m/s，不同温度条件下相变材料的融让时间总结在表4-8中：

表4-8 v=0.5m/s不同温差相变材料融化时间

名称 数值 融化时间/min

进口温度1，K

503 327

进口温度2, K

513 121

进口温度3, K

523 53

进口温度4, K

533 32

将上表数据绘制成如图4-19所示曲线：

33

35030025020015010050001020温差 /K304050系列1时间 /min

图4-19 v=0.5m/s不同温差情况下泡沫铜/共晶盐复合相变材料的融化时间

在模拟过程中记录四个温度（温差）下液相分率随时间的变化曲线，汇总后得到如下图4-20所示曲线：

1.210.8温差=10K温差=20K温差=30K温差=40K液相率0.60.40.20-0.20500010000150002000025000时间 /s

图4-20 v=0.5m/s，不同温差条件下液相率曲线图

将图4-13、4-15、4-17、4-19四张图片汇总后绘制出如下4-21所示图片：

45040035030025020015010050001020温差 /K304050融化时间 /minv=0.35m/sv=0.4m/sv=0.45m/sv=0.5m/s

图4-21 不同速度和温差情况下泡沫铜/共晶盐复合相变材料融化时间对比

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从上述图表我们可以看出，随着温差的增加泡沫铜/共晶盐复合相变材料的融化时间会大幅的减小，而管内热流体的流动速度对相变材料的融化时间也有影响，大致复合这样的规律：随着热流体速度的增加，相变材料的融化时间大致呈下降趋势。当温差从10K增加到20K时，相变材料的融化时间缩减幅度最大，继续增大温差后，融化时间虽有减少，但不明显。因此，从经济的角度考虑，在实际应用中，赢根据实际情况适当选择温差大小。

4.2.3 管内流体温度对石墨泡沫/共晶盐复合相变材料相变过程的影响

为了研究不同多孔材料对相变材料的传热性能的强化做用，本文对石墨泡沫/共晶盐复合相变材料的的相变过程进行了模拟研究。模拟条件是相变材料的初始温度为488K。

（1）设置热流体入口速度为0.35m/s，进口温度分别是503K,513K,523K,533K。石墨泡沫/共晶盐复合相变材料的融化时间如表4-9所示：

表4-9 v=0.35m/s不同温差相变材料融化时间

名称 数值 融化时间/min

进口温度1，K

503 210

进口温度2, K

513 74

进口温度3, K

523 39

进口温度4, K

533 24

将上表数据绘制成曲线图，如下图4-22所示：

250融化时间 /min200150系列110050001020温差 /K304050图4-22 v=0.35m/s，不同温差情况下石墨泡沫/共晶盐复合相变材料融化时间

在模拟过程中记录四个温度（温差）下液相分率随时间的变化曲线，汇总后得到如下图4-23所示曲线：

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1.210.8温差=10K温差=20K温差=30K温差=40K液相率0.60.40.20-0.20500010000时间 /s1500020000

图4-23 v=0.35m/s，不同温差条件下石墨泡沫/共晶盐复合相变材料的液相率曲线图

（2）当管内流体速度为0.4m/s，不同温度条件下相变材料的融让时间总结在表4-10中：

表4-10 v=0.4m/s不同温差相变材料融化时间

名称 数值 融化时间/min

进口温度1，K

503 263

进口温度2, K

513 65

进口温度3, K

523 37

进口温度4, K

533 22

将上表数据绘制成如图4-24所示曲线：

300250融化时间 /min20015010050001020温差 /K304050系列1

图4-24 v=0.4m/s，不同温差情况下石墨泡沫/共晶盐复合相变材料融化时间

在模拟过程中记录四个温度（温差）下液相分率随时间的变化曲线，汇总后得到如下图4-25所示曲线：

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