泡沫金属在熔盐相变蓄热中的强化传热特性

摘要

搭建了熔盐蓄热特性实验平台,开展相变蓄热过程传热特性实验研究.建立了蓄热容器二维轴对称、瞬态固液相变数学模型,相变过程模拟采用Solidfication&melting模型,相变区域采用Boussinesq近似,对比了纯硝酸盐蓄热工况和填加泡沫金属后蓄热工况数值模拟结果.采用实验与数值模拟相结合的方法,重点分析了泡沫金属对熔盐蓄热过程的强化传热作用.结果表明,填加泡沫金属能够有效提高熔盐换热速率,泡沫金属孔隙率越小强化蓄热效果越显著.泡沫铜的热导率较高,相对于泡沫镍和泡沫铝有更好的强化传热效果,蓄热速率是纯硝酸盐蓄热的1.6倍.在相变蓄热后期自然对流换热占主导地位,此时泡沫金属会抑制自然对流.同时,填加的泡沫金属越靠近容器中心位置,对自然对流抑制作用越强,蓄热性能越差.