相變微膠囊懸浮液管內(nèi)層流強(qiáng)迫對(duì)流換熱分析.pdf

1、MPCMs（Microencapsulated Phase Change Material slurries）是可在流動(dòng)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(zhì)。具有比熱容大，傳熱效率高，使用范圍廣，可以減小相應(yīng)換熱器或管路的尺寸等優(yōu)點(diǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，儀器的精密度不斷增大，散熱元件尺寸不斷變小，對(duì)散熱能力的要求也隨之增高，MPCM的應(yīng)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(zhì)，以等效比熱模型和

2、修正對(duì)流換熱系數(shù)以及修正努塞爾數(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)MPCMs在恒熱流密度條件下的管內(nèi)層流對(duì)流換熱特性進(jìn)行了數(shù)值研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴對(duì)不同雷諾數(shù)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)和斯蒂芬數(shù)不同工況下的MPCMs的流動(dòng)過程進(jìn)行數(shù)值模擬，結(jié)果表明，當(dāng)MPCMs流經(jīng)被加熱的管道時(shí)，存在固態(tài)區(qū)、相變區(qū)和融化區(qū)三個(gè)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(dòng)方向，相變區(qū)沿管壁向管道中心處擴(kuò)展。雷諾數(shù)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)和斯蒂芬數(shù)都是影響MPCM

3、s對(duì)流換熱大小的關(guān)鍵因素，相同工況下，當(dāng)雷諾數(shù)越大時(shí)，融化區(qū)越長(zhǎng)，修正努塞爾數(shù)和修正對(duì)流換熱系數(shù)越高。相同工況下，當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大時(shí)，融化區(qū)越長(zhǎng)，修正努塞爾數(shù)和修正對(duì)流換熱系數(shù)越高。當(dāng)斯蒂分?jǐn)?shù)越小時(shí)，融化區(qū)越長(zhǎng)，修正努塞爾數(shù)和修正對(duì)流換熱系數(shù)越高。隨著雷諾數(shù)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大和斯蒂分?jǐn)?shù)的減小，管道中心處的融化起始點(diǎn)沿管長(zhǎng)方向不斷拉長(zhǎng)，相變區(qū)變長(zhǎng)，得出雷諾數(shù)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)和斯蒂芬數(shù)通過改變MPCMs相變區(qū)的位置和大小改變了對(duì)流換熱效果，使得相變區(qū)

4、越大，對(duì)流換熱效果越好。⑵從微觀的角度分析MPCMs管內(nèi)流動(dòng)的傳熱特點(diǎn)，將數(shù)值模擬所得到的相變溫度邊界層的數(shù)據(jù)用方程擬合，得到擬合程度最高的方程是六次方的多項(xiàng)式，由于此類方程在數(shù)學(xué)物理中沒有實(shí)際意義，所以將其擬合為直線方程，并寫出其方程表達(dá)式。將管內(nèi)相變材料在導(dǎo)熱狀態(tài)下的相變溫度邊界層化成對(duì)流狀態(tài)下的溫度邊界層并得到其表達(dá)式，用數(shù)值模擬得到結(jié)果修正該表達(dá)式，并得出修正因子。⑶從微觀的角度分析MPCMs在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)的具體融化情況，以及修正