相變微膠囊懸浮液管內層流強迫對流換熱分析.pdf

1、MPCMs（Microencapsulated Phase Change Material slurries）是可在流動過程中發(fā)生相變的固液兩相流體，是一種高效的冷卻介質。具有比熱容大，傳熱效率高，使用范圍廣，可以減小相應換熱器或管路的尺寸等優(yōu)點。隨著科學技術的進步，儀器的精密度不斷增大，散熱元件尺寸不斷變小，對散熱能力的要求也隨之增高，MPCM的應用和研究也越來越廣泛。本文以十八烷的相變微膠囊制成的懸浮液作為傳熱工質，以等效比熱模型和

2、修正對流換熱系數以及修正努塞爾數為基礎，對MPCMs在恒熱流密度條件下的管內層流對流換熱特性進行了數值研究。
　　本研究主要內容包括：⑴對不同雷諾數，質量分數和斯蒂芬數不同工況下的MPCMs的流動過程進行數值模擬，結果表明，當MPCMs流經被加熱的管道時，存在固態(tài)區(qū)、相變區(qū)和融化區(qū)三個主要區(qū)域，在靠近入口的位置，只有貼近壁面處的MPCM發(fā)生了相變，沿流動方向，相變區(qū)沿管壁向管道中心處擴展。雷諾數、質量分數和斯蒂芬數都是影響MPCM

3、s對流換熱大小的關鍵因素，相同工況下，當雷諾數越大時，融化區(qū)越長，修正努塞爾數和修正對流換熱系數越高。相同工況下，當質量分數越大時，融化區(qū)越長，修正努塞爾數和修正對流換熱系數越高。當斯蒂分數越小時，融化區(qū)越長，修正努塞爾數和修正對流換熱系數越高。隨著雷諾數、質量分數的增大和斯蒂分數的減小，管道中心處的融化起始點沿管長方向不斷拉長，相變區(qū)變長，得出雷諾數、質量分數和斯蒂芬數通過改變MPCMs相變區(qū)的位置和大小改變了對流換熱效果，使得相變區(qū)

4、越大，對流換熱效果越好。⑵從微觀的角度分析MPCMs管內流動的傳熱特點，將數值模擬所得到的相變溫度邊界層的數據用方程擬合，得到擬合程度最高的方程是六次方的多項式，由于此類方程在數學物理中沒有實際意義，所以將其擬合為直線方程，并寫出其方程表達式。將管內相變材料在導熱狀態(tài)下的相變溫度邊界層化成對流狀態(tài)下的溫度邊界層并得到其表達式，用數值模擬得到結果修正該表達式，并得出修正因子。⑶從微觀的角度分析MPCMs在管內流動時的具體融化情況，以及修正