热能动力工程

作者：张路曼,赵锡佳,曹世豪

单位：郑州工业应用技术学院 建筑工程学院,,河南工业大学 土木工程学院,,河南工业大学 土木工程学院,

关键词：相变材料;融化储热;自然对流;增强效应

基金：国家自然科学基金项目（51908197）；河南省科技攻关项目（242102240026）

液相自然对流传热可显著提升相变材料的融化储热效率。为了明确相变材料融化储热中的自然对流增强效应，通过开展侧边恒定热源下的相变石蜡融化储热试验，获取相变石蜡融化前缘的倾斜特征，证实了液相自然对流对融化储热的影响。建立流-固-热三场耦合下的相变材料融化储热计算模型，对比试验测试与理论计算结果，验证计算模型的正确性。分析自然对流传热影响的尺寸效应和方向性，并进一步研究加热温度和初始温度等因素对储热效率的影响。结果表明，在侧边恒定温度热源下，方腔内液相自然对流运动将导致倾斜状的融化前缘，并提升了13.1倍的融化储热效率。液相自然对流影响存在尺寸效应，在方腔边长小于2mm后其增强效应基本可忽略不计。同时，液相自然对流运动受热源方向影响显著，热源方向角由90°向270°旋转时，液相自然对流效应将被逐渐激活，流动状态将由单一大环流向若干无规则小环流转变，最终在底部热源下达到最大储热效率，并转变为波浪形的融化前缘形态。加热温度由60℃增至100℃时，自然对流增强系数提升了20%。初始温度由25℃降至5℃时，自然对流增强系数降低了10.2%。

来源：2024年第8期

《热能动力工程》期刊编辑部

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