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《高孔隙率泡沫金属相变材料储能_传热特性》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第卷第期太阳能学报,年月出正,刊文章编号龙本侧招场圈阅打价价男、高孔隙率泡沫金属相变材料储能传热特性程文龙,韦文静中国科学技术大学热科学和能源工程系,合肥以〕摘要以高孔隙率泡沫金属材料作为骨架制备而成的新型复合相变储能材料的导热系数将大大高于相变材料本身的导热系数,在储能过程中具有更好的传热效果。给出了较通用的高孔隙率泡沫金属材料等效导热系数的估算公式,并利用准稳态方法建立了复合相变材料在凝固过程的数值模型,对其凝固过程的传热特性进行了理论分。。,析以铝一石蜡和铜一石蜡复合材料作为研究对象分析表明采用复合储能材料可以使得其传热性能得到很大提高,但是也会使复合材料的储能能力有所降低。提出了一种
2、平衡储能能力和传热性能的方法,当泡沫金属处于平衡孔隙率时,在传热性能得到极大提高的同时也使得其储能能力降低不多。同时,分析得到了外部换热环境对、,,,储能能力传热性能以及平衡孔隙率的影响即较大的对流换热时若要取得适当的储能能力和传热性能则需要较小的孔隙率。关键词泡沫金属多孔介质相变准稳态法热阻二中图分类号文献标识码【」建立了十四面体的三维泡沫金属材料的导热系引言数估算公式文献「,〕也分别以串并联热阻法对泡由于相变潜热比较大,相变材料具有广沫型材料和弥散型颗粒材料的等效导热系数进行了泛的用途,如宇航技术上的温度保护、制冷空调技推算曾丹荃等人建立了基于分形理论的材料结构。术中的相变蓄冷以及能源领
3、域的相变储能等但是和导热模型,给出了石墨泡沫材料的等效导热系,,很多相变材料的导热系数都较小这必然会严重影数文献「」对多孔材料的等效导热系数进行了。,响其传热速率和冻融速率研究把多孔泡沫材料看作由形状规则的固体骨架高孔隙率的泡沫金属材料是近年来开发出的一和流体组成,当两种材料的排列与热流方向垂直时,。,种新型材料由于大多数金属材料本身都具有非常等效导热系数最小而当两种材料的排列与热流平,,,,高的导热系数因此以高孔隙率泡沫金属材料为骨行时等效导热系数最大而实际的多孔复合材料的,,架在其中填充相应的相变材料所制成的复合相变等效导热系数应介于二者之间并由材料排列形式,。材料在密度和单位体积的相变
4、潜热都改变很小的与热流方向之间的夹角所决定,,,情况下可以使复合材料的等效导热系数大大提高上述方法虽然在某种程度上具有较高的精度,,,。如把水充人孔隙率为的泡沫铝中其等效导但是有的较为复杂有的缺乏通用性热系数·,达到·文献仁对相变材料在相变过程中传热问题的可由提高倍〔’。,常用分析方法进行了简单介绍文献「利用热阻法。,首先分析泡沫金属复合材料的等效导热系数对套管中的相变材料的凝固问题进行了解析得出。文献「给出了在孔隙率为卯以上的泡沫金属和了其传热规律文献对多孔材料中的相变问题这两种泡沫材料中充人水和空气这两种流体后进行了数值分析,而文献〔对于石蜡和石墨所构,,,的等效导热系数的测试值同时文献
5、「还利用六成的复合相变材料的凝固过程进行了理论分析两边形模型对复合材料的导热系数进行了预测文献者都发现固体骨架对相变过程具有重大影响,要想收稿日期拓」万,,、,,。作者简价程文龙臾泞一男博士研究生副教授研究方向工作流体热物理性质的测量与预测能源转化与利用哪以抽太阳能学报卷,一提高材料的相变速率需要采用高导热系数的泡沫的在孔隙率为的泡沫铝和中充人。,材料作为固体骨架空气和水的等效导热系数得出高孔隙率泡沫金属本文的主要工作在于给出以高孔隙率的泡沫金复合材料的月角可用下式表示属材料作为骨架的复合相变材料的等效导热系数的几,几一。。,,耐月几几一估算公式并以此为基础得出求解其相变过程传热特性的较简单
6、实用的计算方法,并分析泡沫金属材图给出了几种高孔隙率泡沫材料的等效导热。。料对相变过程的影响系数图中离散的点为文献「所提供的泡沫铝一水、泡沫铝一空气、一水以及一空气等种等效导热系数的估算,复合材料的等效导热系数测量值曲线为按照式一。,图给出了求解复合材料等效导热系数的两种所得到的推算值从图中可以发现利用上述。,,最常用的理想化模型如图所示当热流与材料方法计算所得结果和实验值吻合较好平均误差,,,,,排列平行时复合材料的等效导热系数最大可表示左右精度高于文献仁所提供的计算方法而为与文献所提供的方法相当,但是文献「所提供的方法对于每一种复合材料都需要通过实验值来确。定两个待定系数图也给出了泡沫铝
7、一石蜡以及铜一石蜡复合材料的等效导热系数随孔隙率的变化。,关系从图中可以看出当孔隙率为时泡沫铝一石蜡的等效导热系数约为’,远远高于石蜡的导热系数·当孔隙率为时,等效导热系数已经达到’左右。从图中还可以看出,金属骨架的导热系数值对等效导热系数影响巨大,如在相同的孔隙率处,铜一石蜡组合。的等效导热系数远远大于铝一石蜡组合图等效导热系数模型记司另一方面,当热流与材料排列垂直时,复合材料的等效导热系数最小,可表示为几
