不同长径比的分形肋片强化PCM熔化传热数值分析

摘要

为了探究分形肋片强化相变传热的规律,基于相变传热理论和分形理论,建立了分形相变换热器模型,采用热焓-孔隙率法,模拟了分形肋片换热器中PCM熔化传热过程.分析了分形肋片径向长度与换热管道管径及其比值对PCM熔化传热的影响.结果表明,在Fo<0.02时,PCM熔化速率随着长径比的增大而减小;在Fo>0.02时,PCM熔化速率随着长径比的增大而增大并最终趋于平稳.在相同无量纲时刻,随着长径比增加,PCM温度分布的均匀性越好.初始时刻,热流密度随着长径比的增加而减小;熔化后期,热流密度随着长径比增加而增加,并且随着时间的推移维持在较高的稳定水平.在PCM熔化过程中,分形肋片径向长度与换热器换热管径之间存在的最佳比值为12,即在换热管径为10 mm时,分形肋片最佳径向长度为120 mm.这为分形相变换热器的结构设计提供了理论依据.