不同结构金属翅片对石蜡相变传热的影响

• 作者: 张明 陈宝明 常钊 王惠临
• 来源期刊: 煤气与热力
• 学科: 工学
• 关键词: 复合相变材料 金属翅片 石蜡相变传热 数值模拟 熔化时间
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 所属期刊栏目: 建筑供暖·空调·通风·热环境|Building Heating,Air Conditioning,Ventilation and Thermal Environment
• 页码范围: 15-21
• 页数: 7页
• 分类号: TK513.5
• 语种: 中文

摘要

分别将两种金属翅片(翅片1、翅片2)加入纯相变材料(石蜡),制备复合相变材料1、复合相变材料2.容纳石蜡的方腔长×宽×高为20 mm×10 mm×20 mm,翅片1的长×宽×高为15 mm×10 mm×1 mm,翅片2是在翅片1的基础上增加6个直径为3 mm通孔,金属翅片设置在方腔内部,垂直于左壁面平行布置.石蜡的初始温度为298.15 K,相变开始之前石蜡为固态.方腔左壁面为加热面,温度恒定为338.15 K,其余各面为绝热面.采用有限元软件COMSOL Mul-tiphysics 模拟方腔内石蜡的相变过程,分析加热过程中纯相变材料、复合相变材料的液相率分布、液相率随时间变化、速度场分布.纯相变材料内,在导热和对流换热的共同作用下,石蜡从左上角开始熔化直至右下角石蜡完全熔化.方腔内金属翅片的加入可改善熔化过程的均匀性,缩短了熔化时间.纯相变材料、复合相变材料1、复合相变材料2石蜡完全熔化时间分别为302、106、90 s,复合相变材料1、2比纯相变材料完全熔化时间缩短了约64％、70％,复合相变材料2比复合相变材料1完全熔化时间缩短了约15％.在石蜡熔化初期,主要以导热为主,复合相变材料1的液相率高于复合相变材料2,随着石蜡的熔化,自然对流作用逐渐显现,复合相变材料2的液相率逐渐高于复合相变材料1.纯相变材料熔化过程中,石蜡的流动主要集中在加热壁面和相变界面处,角化现象明显;复合相变材料1内,石蜡的流动靠近翅片的顶端以及上、下壁面靠近加热壁面处,呈局部流动;复合相变材料2内呈现环状流动趋势,比复合相变材料1内石蜡流动现象更加明显,自然对流换热效果更强.