相變材料微膠囊多相流動(dòng)強(qiáng)化傳熱機(jī)理研究.pdf

1、本文針對(duì)目前國(guó)際上相變材料余熱回收裝置PCM傳熱性能差，不能及時(shí)儲(chǔ)存和釋放工業(yè)余熱，使相變工業(yè)余熱回收裝置儲(chǔ)存和釋放雙方在時(shí)間和強(qiáng)度上存在不匹配的技術(shù)瓶頸，研究提出了相變微納米膠囊懸浮流體微通道高效余熱回收裝置和相變微膠囊懸浮往復(fù)運(yùn)動(dòng)式高效余熱回收裝置，基于多場(chǎng)協(xié)同強(qiáng)化傳熱理論，研究了相變微納米膠囊懸浮流體微通道高效余熱回收裝置的相變微膠囊近壁面微對(duì)流形成機(jī)制、微對(duì)流與相變潛熱的余熱回收的強(qiáng)化傳熱機(jī)理及其工業(yè)應(yīng)用前景，明晰了影響其強(qiáng)化傳

2、熱的關(guān)鍵調(diào)控參數(shù)，研究了關(guān)鍵調(diào)控參數(shù)對(duì)余熱回收過(guò)程的影響，為二種新型余熱回收裝置工業(yè)化應(yīng)用奠定了科學(xué)的理論基礎(chǔ)。
　　本文基于多場(chǎng)協(xié)同強(qiáng)化傳熱理論，研究建立了描述相變微膠囊懸浮流體余熱回收的強(qiáng)化傳熱的理論模型，針對(duì)目前廣泛采用的離散相模型與等效比熱法的數(shù)值模擬法模存在的不足，研究建立了基于流體體積法與固化融化模型的噴射多相流數(shù)值模擬方法，該方法不僅能真實(shí)反映相變微膠囊固化相變釋能與融化相變儲(chǔ)能過(guò)程，而且能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)相變微膠囊與周圍載

3、流體的微對(duì)流形成過(guò)程，微對(duì)流和相變潛熱強(qiáng)化傳熱過(guò)程，為揭示相變微納米膠囊懸浮流體微通道高效余熱回收裝置的微納米膠囊懸浮流體余熱回收強(qiáng)化傳熱機(jī)理奠定了理論基礎(chǔ)；無(wú)相變普通粒子和有相變相變微膠囊粒子在靜止、粒子與載流體無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)粒子和粒子與載流體有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)粒子三種工況下傳熱對(duì)比模擬分析研究結(jié)果表明：提高微通道雷諾數(shù)，可以增強(qiáng)微膠囊粒子背流面的微對(duì)流，同時(shí)，有相變相變微膠囊粒子在固化和熔化相變過(guò)程也會(huì)在微膠囊粒子背流面形成微對(duì)流，

4、相變微膠囊粒子強(qiáng)化傳熱的直接驅(qū)動(dòng)力就來(lái)源于此微對(duì)流效應(yīng)，微對(duì)流效應(yīng)越強(qiáng)，強(qiáng)化傳熱效果越強(qiáng)；微膠囊與載流體有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，相變微膠囊表面對(duì)流換熱系數(shù)最大，強(qiáng)化傳熱效果最佳，相對(duì)于靜止無(wú)相變微膠囊，其強(qiáng)化傳熱效果增大約20倍。相變微膠囊的相變潛熱和相對(duì)運(yùn)動(dòng)能起到大幅強(qiáng)化傳熱作用，且在相變微膠囊與載流體有相對(duì)運(yùn)動(dòng)條件下，其相變潛熱誘發(fā)的強(qiáng)化傳熱效果達(dá)到最佳狀態(tài)；通過(guò)微通道高效余熱回收裝置通入純載流體、普通微膠囊及相變微膠囊微流體的余熱回收的對(duì)比

5、分析，發(fā)現(xiàn)相變微膠囊懸浮流體可以使余熱回收裝置起到明顯的強(qiáng)化傳熱效果，使工業(yè)余熱儲(chǔ)存的最大強(qiáng)化傳熱因子高達(dá)70.91，而工業(yè)余熱釋放的最大強(qiáng)化傳熱因子高達(dá)64.32，不僅使余熱回收裝置的余熱回收能力大幅提高，而且使余熱回收裝置熔化相變儲(chǔ)能速度和固化相變釋能速度大幅增加，且在不到1秒時(shí)間內(nèi)，可使余熱回收被加熱流體升溫4.46℃，可有效解決目前國(guó)際上相變材料余熱回收裝置PCM傳熱性能差，不能及時(shí)儲(chǔ)存和釋放工業(yè)余熱，使相變工業(yè)余熱回收裝置儲(chǔ)存