定热流边界下重力作用PCM熔化过程规律

作者：张春伟; 李山峰; 郭永朝; 张学军^*; 江龙

来源：化工进展, 2022, 41(08): 4129-4139.

DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2086

• 相变
• 对流
• 传热
• 相变材料
• 重力
• 定热流边界

为提升相变储热单元的相变材料(PCM)熔化速率,本文定义基于热源输入方向与重力方向的通用坐标,建立可视化实验装置与数学模型,探究定热流边界下夹角γ对方腔内PCM熔化的作用规律。结果表明,当夹角γ从0°增加到180°时,PCM熔化时间先增加后减少,最后轻微上升。当夹角γ为0°时,PCM以纯导热完成熔化;夹角为15°时,对应的熔化时间最长,相对纯导热过程增加了40.32%;夹角为120°时,对应的熔化时间最短,相对纯导热过程减少了63.11%。当夹角较小时,自然对流对PCM的整体熔化过程有抑制作用,只有在夹角大于一定数值时,自然对流才能促进PCM的熔化过程。此外,多工况下获取的最优夹角γ均在90°～180°,且相对更趋近90°。所以在实际工程应用中,规整相变储热单元的热源端最低点应该低于PCM端最低点。

• 单位
  浙江大学; 北京航天试验技术研究所