金属泡沫铜/石蜡复合相变材料融化传热特性的实验研究

发布时间：2021-06-11 22:25

　　为了探究不同厚度的金属泡沫铜对石蜡融化过程的影响,设计搭建了可视化相变蓄热实验台,制备了不同厚度的金属泡沫铜复合相变材料,通过实验对比研究了纯相变材料和添加不同厚度金属泡沫铜的复合相变材料的融化界面变化和内部温度分布,分析了不同厚度的金属泡沫铜对换热强度的影响。实验结果表明:在纯相变材料融化过程中自然对流起主导作用,5mm厚的金属泡沫铜促进了上部的石蜡自然对流,10、15、20mm的金属泡沫铜抑制了石蜡的自然对流;金属泡沫铜的厚度越大,导热换热强度越大;对流换热强度和导热换热强度二者呈现出负相关的关系;当金属泡沫铜厚度为14mm时,导热换热强度和对流换热强度相当。 

【文章来源】：西安交通大学学报. 2020,54(03)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

金属泡沫铜填充石蜡前后对比图

为了更好地探究所用相变材料的相变特性，求得相变材料的相变温度区间和相变潜热，对本文实验所用的石蜡做了DSC分析，其DSC曲线如图2所示。从图中可以看出，石蜡在融化过程中存在两个相变峰，分别为37.46℃和59.39℃，对应的相变过程分别为固-固相变和固-液相变，吸热量分别为26.599J·g-1和132.643 1J·g-1。固-液相变的起始点为50.25℃，终止点为61.96℃。相变潜热（159.2J·g-1）为固-固相变和固-液相变潜热之和。2 实验系统与实验方法

为了观察复合相变材料的融化过程，设计了如图3所示的实验装置系统。本系统由加热模块、实验段模块及数据采集模块组成。加热模块由直流电源、电加热片、保温箱组成，以为实验提供恒定电功率与保证操作环境稳定，其中电加热片的尺寸为60mm×20mm×1mm。实验段模块由金属泡沫铜/PCM复合材料、保温材料、高透有机玻璃槽组成，其中高透有机玻璃槽外形尺寸为70mm×70mm×30mm，壁厚为5mm。数据采集模块由照相机、安捷伦数据采集仪、计算机、热电偶组成，其中热电偶为omega T型，型号为TT-T-36，线芯直径为0.127mm，热电偶测量误差为0.1℃。安捷伦数据采集仪型号为34972A，测量误差为0.1℃，采集时间间隔为5s。采用扎针法布置热电偶，即将热电偶固定在细针上，热电偶触点深度为15mm。当测量纯石蜡融化过程中的温度时，为了减小液态石蜡对热电偶的冲击，还要将探针固定在轻质薄膜板上。本实验共布置了10个热电偶，分别位于测点101～110，其中测点101～109用于测量复合相变材料内部温度，测点110用于测量保温箱内空气温度，其位置布置如图4所示，实物见图5。

【参考文献】：
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本文编号：3225370