微膠囊相變懸浮液的管內層流強化傳熱性能研究.pdf

1、微膠囊相變懸浮液是由包裹相變材料的微膠囊顆粒與載流體組成，融儲熱與傳熱環(huán)節(jié)于一體的潛熱型功能熱流體，它在溫度控制和儲能、節(jié)能系統(tǒng)中有重要的應用價值。本文在對該領域中國內外已有研究工作進行廣泛評述的基礎上，運用理論分析和數(shù)值模擬的方法研究了微膠囊相變懸浮液管內層流對流換熱的強化機理，分析了影響強化比的各種因素并定量計算出其影響程度。此外，還考察了單個微膠囊相變過程的基本特征。 本文首先通過對迄今為止國內外學者在微膠囊傳熱領域的研究

2、進展的全面回顧，明確了本文的研究內容和將要采用的研究方法。然后運用針對單相流體強化傳熱的“場協(xié)同理論”從兩個方面分析、解釋了微膠囊相變懸浮液管內對流傳熱強化的機理：第一，若把微膠囊相變懸浮液視為一種均勻流體，把相變潛熱等效為特定溫度區(qū)間內一個很大的表觀比熱容，將導致對流換熱的強化；第二，懸浮液中的微膠囊顆粒與周圍載流體之間存在的“微對流效應”使顆粒與載流體之間的對流換熱顯著增強，這種增強實際上就相當于介質的有效導熱系數(shù)增大。 建

3、立了微膠囊相變懸浮液在定壁溫和定熱流邊界條件下管內層流換熱的等效比熱模型并求解了該傳熱模型。根據(jù)數(shù)值求解的結果，對影響微膠囊相變懸浮液管內對流換熱強化效果的多個因素作了詳細的分析，從而確定斯蒂芬數(shù)Ste和微膠囊顆粒的體積濃度c是影響微膠囊相變懸浮液對流換熱強化效果最主要的兩個因素。經與其他學者的同類實驗或模擬計算數(shù)據(jù)比較，證明該計算結果是正確可靠的。 以單個微膠囊為研究對象建立了相變過程的數(shù)學模型。采用固定步長法和焓法對微膠囊內