泡沫金属内嵌石蜡水平蓄器内凝固放热实验

作者：王凡; 杜昭; 阳康; 王欣怡; 胡汝坤; 杨肖虎^*

来源：储能科学与技术, 2022, 11(11): 3667-3673.

DOI：10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0291

• 相变放热
• 水平管壳式换热器
• 泡沫金属
• 换热流体温度
• 相界面

蓄能技术，尤其是蓄热技术，与太阳能光热利用系统集成耦合，可有力解决太阳能间隙性问题，提高太阳能热利用品质和利用效率，为光热利用系统提供稳定的能流输出。为解决工程常见的相变材料热导率低、蓄/放热系统效率不高的关键问题，选取石蜡为蓄热介质，设计了一种水平管内填充泡沫金属的蓄热单元，探究相同蓄热工况(70.0℃蓄热)、不同放热流体温度(10.0℃、15.0℃、20.0℃、25.0℃、30.0℃)下泡沫金属内嵌石蜡的凝固相变行为。通过高清相机拍摄得到凝固相界面的实时位置，通过热电偶测量获得凝固过程中内部温度响应规律。实验结果表明，冷流体温度越低，凝固速率越快；相比较30.0℃的放热工况，冷流体为10.0℃时石蜡完全凝固时间缩短了52.0%。同一径向距离测点的竖直高度越高，温降越快，其温度响应率也越大；但轴向位置对凝固测点温度变化影响差异不大。以1b测点的温度响应值为基准进行比较，10.0℃、15.0℃、20.0℃、25.0℃、30.0℃冷却工况下1a点温度响应率分别提高了7.2%、8.8%、10.3%、10.8%、11.7%。本研究有助于推广泡沫金属相变蓄热器的工程应用，为泡沫金属内嵌固液相变材料的结构设计与运行参数选取提供指导和帮助。

• 单位
  中国建筑西北设计研究院有限公司; 建筑工程学院; 西安交通大学