相變儲熱強化技術

       為了解決能量供給在時間和空間上的不平衡，儲熱技術應運而生。其中相變儲熱由于其運行溫度穩定，儲熱密度高以及結構簡單等優勢引起了學術界和工業界的廣泛關注。相變儲熱是通過相變材料在熔化和凝固過程中潛熱的吸收與釋放來解決能量供給時空不平衡的問題。需指出的是，相變材料導熱系數低，使得傳熱效率低下，限制了相變儲熱技術推廣應用。因此，尋求相變儲熱的強化技術具有重要的現實意義。概況起來，目前已采用的相變儲熱強化技術主要有：

1金屬肋片

       添加金屬肋片（圖1）即在原有的儲熱裝置內部添加凸起的肋片，可以拓展傳熱面積，提升熱導率，具有成本低廉、易于安裝且穩定性好的優勢。目前已有的添加肋片結構包括均勻肋片結構和非均勻肋片結構。均勻肋片結構是將肋片均勻地分布在圓周上，在增大傳熱面積、提高導熱率的同時也抑制了儲熱裝置上部的自然對流。非均勻肋片結構綜合考慮了自然對流和熱傳導的協同作用，使得裝置內部溫度分布更加均勻，儲熱速率更快，從而有效強化了相變儲熱裝置的傳熱性能。

       為了解決能量供給在時間和空間上的不平衡，儲熱技術應運而生。其中相變儲熱由于其運行溫度穩定，儲熱密度高以及結構簡單等優勢引起了學術界和工業界的廣泛關注。相變儲熱是通過相變材料在熔化和凝固過程中潛熱的吸收與釋放來解決能量供給時空不平衡的問題。需指出的是，相變材料導熱系數低，使得傳熱效率低下，限制了相變儲熱技術推廣應用。因此，尋求相變儲熱的強化技術具有重要的現實意義。概況起來，目前已采用的相變儲熱強化技術主要有：

2高導熱粒子

       相變儲熱技術中的關鍵在于相變材料的選擇，而目前已有的相變材料普遍熱導率較低。針對此問題，在相變材料中添加高導熱粒子（圖2）的技術可以有效改善傳統PCM熱導率低的問題，提高了PCM的熱導率。然而導熱粒子的大小，體積比以及溫度也在一定程度上影響了有效熱傳導率以及動力粘度，故在實際應用中選取合適的添加粒子對于強化相變儲熱技術也十分重要。

3 PCM微膠囊技術

微膠囊是以膠囊的形式包裝微粉化材料（液體和固體），其尺寸范圍從小于1mm到超過300mm，壁面材料可以使用各種各樣的材料，如天然或合成聚合物。相變微膠囊（圖3）的優勢在于：可以有效阻止相變材料與傳熱流體之間的接觸，并且提供了相變材料與傳熱流體之間的更大傳熱面積。對于液態金屬相變材料在有金屬等外殼材料存在時，通常表現出高度的化學腐蝕，可以通過改變外殼材料來避免，且考慮到相變材料從固態變成液態體積膨脹，可通過設置一個緩沖區域來提供體積膨脹的空間。

 

4 多孔金屬泡沫   

       多孔金屬泡沫（圖4）是指含有泡沫氣孔的特種金屬材料。泡沫金屬的孔隙度常常達到90%以上，并且具有一定強度和剛度的。這類金屬孔隙度高，孔隙直徑可達至毫米級。已實用的泡沫金屬有鋁、鎳及其合金，此外，泡沫銅也擁有一定的發展空間。在儲熱器內部封裝有嵌在銅泡沫內的相變材料，高導熱系數的開孔金屬泡沫的存在提高了相變材料的當量導熱系數，進而有效強化固液相變的傳熱性能。

5 多重PCM

       多重PCM（圖5）指的是利用一種以上相變材料在儲熱裝置中進行充放熱過程。固液相變過程的傳熱速率主要取決于傳熱流體與PCM熔點之間的溫差，如果僅僅使用一種PCM，那么在熔化過程中，換熱流體沿著流動方向溫度降低，導致傳熱速率降低，從而影響了相變儲熱效率。如果多個熔點不同的PCM按照熔點的降序排列在儲熱裝置中，由于傳熱流體在流動方向溫度降低，使得在熔化過程中也可以保持基本恒定的溫差，進而保證熱流密度基本恒定。相反，在凝固過程中，當傳熱流體隨著流動方向溫度升高，使得PCM按照熔點的升序排列也可保持凝固過程中基本恒定的溫差和熱流密度。根據溫度對口原則，有利于提升固液相變效能。

本文來源：熱管理聯盟 版權歸原作者所有，轉載僅供學習交流，如有不適請聯系我們，謝謝。

標簽： 點擊： 評論: