体积占比不同的组合式石蜡相变传热数值模拟

作者：随立言; 陈宝明^*; 常钊; 罗丹

来源：煤气与热力, 2022, 42(02): 37-42.

DOI：10.13608/j.cnki.1000-4416.2022.02.016

• 相变材料
• 石蜡组合式腔体
• 液相率
• 熔化时间
• 温度场
• 速度场

石蜡组合式腔体的长、宽、高均为30 mm,内部用两个长30 mm、宽1.5 mm、高30 mm的铜板分割成3个腔体层，每个腔体层填充不同相变温度的石蜡。组合式腔体左壁面为加热面，其余壁面均绝热。在组合式腔体长、宽、高均不变的情况下，通过改变各腔体层的宽度来改变石蜡的体积占比，共设置7种排布方式。排布方式1:各腔体层均填充石蜡RT55,各腔体层体积占比为1∶1∶1。排布方式2～7:与加热面相邻的腔体层填充石蜡RT55,中间腔体层填充石蜡RT50,最右侧腔体层填充石蜡RT44HC,各腔体层体积占比分别为1∶1∶1、2∶2∶5、2∶3∶4、1∶3∶5、3∶4∶2、4∶3∶2。采用有限元软件COMSOL Multiphysics建立组合式腔体二维模型，研究不同相变温度的石蜡体积占比对石蜡液相率随熔化时间变化、温度场以及速度场的影响。结果表明：在相同时间内，含多种相变材料的组合式腔体的液相率明显高于单一相变材料。组合式腔体中存在多个固、液共存区，缩短了石蜡熔化时间。方式7的完全熔化时间最短，温度场以及速度场均匀性最好，可以表明，相变温度高的石蜡体积占比越大，组合式腔体石蜡整体熔化时间越短，并且温度场及速度场越均匀。在组合式腔体中，不同相变温度的石蜡的体积占比不同，其熔化时间、温度场以及速度场不同。合理选择相变材料的体积占比可有效缩短石蜡熔化时间，改善温度场及速度场的均匀性。

• 单位
  山东建筑大学