基于孔尺度的泡沫金属强化相变储热材料传热性能数值模拟
2018-05-07魏高升王遥杨彦平徐超杜小泽
发电技术 2018年2期
魏高升,王遥,杨彦平,徐超,杜小泽
(电站设备状态监测与控制教育部重点实验室(华北电力大学),北京市 昌平区 102206)
0 引言
目前主流的储热技术可分为三大类,分别是显热储热、潜热储热以及化学储热。其中相变储能利用相变潜热进行热量存储,发展前景广阔。但相变储热材料也有着自身的不足,其中最主要的一点就是导热系数相对较低。因此只有解决或改善相变储热材料的低导热系数,相变储热材料才能够实现大规模的工程应用,达到减小设备尺寸,降低成本,提高热效率,降低热损失的目的。
泡沫金属材料开发于20世纪80年代,具有高热导率、高孔隙率以及高比表面积等特性,因此在工程领域得到广泛应用,如吸声装置,空气油分离器,过滤装置,结构板,化学反应过程的催化剂载体,储氢装置以及强化传热领域。开孔泡沫金属通常由12~14个五角面或六角面框架在内部形成连通的支杆网络模型构成。商业用途的泡沫金属大多数由铝、镍、铜,以及金属合金构成。泡沫金属的孔径在 5~100 PPI之间不等,孔隙率在80%~97%的区间。
很多学者对泡沫金属的有效导热系数做了研究。在实验研究方面 Sadeghi[1],Takegoshi[2],Fetoui[3],paek[4],Bianchi[5]等人测量了在泡沫铝6101中添加空气时的有效导热系数。Bhattacharya[6],Daga[7],Schmierer[8-9]等人测了在泡沫铝6101中添加水时的有效导热系数。张涛[10]用瞬态平面热源法对孔径为22.5 PPI、4种孔隙率的泡沫铜/石蜡复合材料的热物性进行了测量,结果表明,复合材料的导热系数和热扩散率因泡沫铜的加入而大幅提高。……
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