文档介绍：第�卷第�期�热�科�学�与�技�术����.����.��
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泡沫金属内石蜡相变凝固的数值模拟�
陈振乾,�顾明伟,�施明恒�
�东南大学能源与环境学院,江苏南京��������
摘要:研究了泡沫金属中相变材料的相交熔化过程,由于金属骨架和相变材料传热性能的巨大差异,建立了�
骨架和相变材料的双温度模型,采用显热容法进行了数值模拟。模拟结果显示,相交材料中填充泡沫金属,能�
有效改善相变材料的温度分布;在相交时,骨架与相变材料的温差较大,局部热不平衡明显;泡沫金属孔隙率�
越小,石蜡熔化越快。�
关键词:泡沫金属;相变传热;孔隙率;双温度模型�
中图分类号:������文献标识码:��
热导率是石蜡的�����倍以上�,利用当量热导率�
��引�言�
计算,不能很好地反映泡沫金属内部的传热过程,�
蓄热技术在许多工业和建筑采暖等能量利�特别在相变材料熔化的过程中,相变材料吸收相�
用系统中广泛应用,它是提高能源利用效率和�变潜热,但是温度基本保持不变,而金属骨架不需�
保护环境的重要技术,可用于解决热能供给与�相变潜热的吸收,导致了局部热不平衡。对于局部�
需求在时间和强度上不匹配的矛盾���。储热方�热不平衡大多采用双温度模型,分别考虑金属骨�
法主要有显热储能、潜热储能、化学储能等几种�架与相变材料的温度分布���。�
方法。其中,潜热储能由于具有储能能力大、相�本文考虑金属骨架与相变材料之间的不同传�
变储能和释能时温度变化小的特点而被广泛使�热特性,运用两个能量方程分别求解骨架和流体�
用。�的温度场,分析不同孔隙率的泡沫金属内石蜡的�
现实中常采用有机相变材料作为储能介质,�温度场分布。�
但由于大部分有机材料热导率低,相变过程中传�
��物理模型�
热能力差,在实际过程中通常添加高热导率材料�
加以改善储热能力。泡沫金属是一种多孑�介质金��.��物理模型及简化�
属材料,它具有比表面积大、密度小的特点,在高�图�为泡沫铝内石蜡相变传热装置示意图。�
技术领域和一般工业领域受到广泛的重视。研究�该装置长和宽都是�����,左右和下部为绝热边�
表明,利用泡沫金属作为基体骨架,能显著改善相�界,上部为热流密度为�������· ���的恒热流,�
变传热装置的传热性能和温度的均匀性口�。�泡沫铝孔隙中充满石蜡。为了计算的方便,更好地�
在处理泡沫金属内对流传热、传质问题时,由�建立数学模型,对模型做简化:�
于泡沫金属内部结构的复杂性,大多采用体积平���假设石蜡为各向同性,石蜡熔化后的流体�
均理论来处理泡沫金属的传热问题。但是由于金�为牛顿流体,流体为不可压缩流体,密度符合�
属骨架和内部流体的传热性能的巨大差别�铝的�����������假设;�
收稿日期:����—��—��;�修回日期:����—��—��.�
基金项目:国家自然科学基金资助项目�������