朱孟帅 张 华 闫勤学 王子龙 宋瀚文 孙向昕

(1 上海理工大学能源与动力工程学院 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室 上海 200093；2 南京汽轮电机(集团)有限责任公司 南京 210000)

相变蓄热技术具有蓄热密度高、相变潜热高、相变状态稳定等特点，在太阳能蓄热发电系统、电子微通道换热、建筑节能等领域得到广泛应用。但由于传统的相变材料导热系数较低，严重影响了太阳能的利用效率。因此如何提高相变材料的蓄热能力、减小其蓄热时间成为当今国内外的研究热点[1]。目前提高相变材料蓄热性能的方法主要有增加肋片[2-3]、填加泡沫金属[4-5]、纳米颗粒[6-7]以及优化相变储能装置[8]等。

泡沫金属具有密度小、比表面积大、导热系数高等优点，是提高相变蓄热材料导热系数的重要途径之一。Xiao X.等[9]研究了孔隙率为95%的泡沫金属铜对复合相变材料有效热导率的影响，证明了泡沫金属的应用能够提高复合相变材料的有效热导率，有效热导率从纯石蜡的0.3 W/(m·K)提高至4.9 W/(m·K)，较低的孔隙率可极大地改善导热性。Tian Y.等[10]研究了孔隙率为95%和85%、孔径为30 PPI的泡沫金属铜对复合相变材料传热系数的影响，相比于纯PCM，泡沫金属铜在固相区和两相区分别使复合相变材料的传热系数提高5～20倍和3～10倍。A.Bhattacharya等[11]研究了填充泡沫金属铝对相变材料(水)的有效热导率的影响，相比于纯PCM，孔隙率为90.5%、孔径为5 PPI的泡沫金属铝使复合相变材料的热导率提高12.34倍。韦攀等[12]以热管为研究对象，基于分析热管外侧(相变材料侧)添加泡沫金属的强化蓄热机理，添加孔隙率为96.8%、孔密度为20 PPI的泡沫金属热管，其石蜡融化时间与光管相比，缩短了2.9倍。……