相變導(dǎo)熱流體強(qiáng)化傳熱原因分析

  相變材料微膠囊懸浮液在相變溫度區(qū)間內(nèi)具有比水更高的傳熱
能力，其原因包含以下三個(gè)方面。
  (1)微膠囊中所包含的芯材在外界環(huán)境溫度達(dá)到相變溫度后發(fā)
生固一液相變，在此過程中會(huì)吸收大量的熱量，從而使相變材料微
膠囊懸浮液在相變溫度區(qū)間內(nèi)比相同質(zhì)量的水吸收更多的熱量，表
現(xiàn)為在此溫度范圍內(nèi)具有更高的平均比熱，使懸浮液在相變溫度區(qū)
間內(nèi)具有更高的導(dǎo)熱能力。
  (2)在相變材料微膠囊懸浮顆粒作用下，液體中較熱的部分和
較冷的部分通過微循環(huán)流動(dòng)使溫度趨于均勻，即懸浮顆粒的微對流
效應(yīng)。微小顆粒在液態(tài)體系中的微對流效應(yīng)強(qiáng)化了懸浮液的導(dǎo)熱性
能，使相變材料微膠囊懸浮液的平均流動(dòng)傳熱系數(shù)高于水，從而能
夠有效降低通道壁面的溫度。
  (3)懸浮的相變材料微膠囊微小顆粒的橫向運(yùn)動(dòng)能夠破壞貼近
壁面處的層流子層，相當(dāng)于降低了隔熱層的厚度，能夠有效地降低
管道壁面的溫度，進(jìn)而增強(qiáng)懸浮液的導(dǎo)熱性能。
  通過以上分析可知，相變材料微膠囊懸浮液強(qiáng)化傳熱的原因是
多方面的，主要與PCM發(fā)生固一液相變吸熱相關(guān)，同時(shí)還與相變材
料微膠囊顆粒的微對流效應(yīng)及其橫向運(yùn)動(dòng)相關(guān)，這三方面共同作用
，均有利于提高相變材料微膠囊的傳熱能力。

  相變導(dǎo)熱流體降低混凝土的水化熱溫升的效果

  相變導(dǎo)熱流體在相變溫度區(qū)間具有比水更高的比熱。所以，在
混凝土澆筑后的溫升范圍與相變導(dǎo)熱流體的相變溫度區(qū)間一致的前
提下，在冷卻液的升溫幅度相同時(shí)，相變導(dǎo)熱流體會(huì)比水吸收更多
的熱量，這可使混凝土的內(nèi)部溫升得到更大幅度的降低，取得更好
的溫控效果；如果在大體積混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部獲得相同的降溫效果，
即在冷卻液吸收的水泥水化熱相同時(shí)，相變導(dǎo)熱流體的溫升幅度會(huì)
低于水。這樣在兩種冷卻介質(zhì)的出口溫度相同時(shí)，相變導(dǎo)熱流體的
人口溫度會(huì)高于水，從而使混凝土基體與冷卻介質(zhì)之間的溫差變小
，有效降低冷卻管壁與混凝土基體之間的局部溫度梯度，進(jìn)而有效
避免局部溫度微裂縫的產(chǎn)生，更好地提高結(jié)構(gòu)的耐久性。所以合理
地使用相變導(dǎo)熱流體作為冷卻劑來降低大體積混凝土的水化熱溫升
，有望在降低混凝土內(nèi)部溫度峰值的同時(shí)，降低混凝土基體內(nèi)部的
溫度梯度峰值，取得更為理想的降溫效果。
  通過試驗(yàn)和計(jì)算的方法來探討相變導(dǎo)熱流體作為冷卻液對混凝
土水化熱溫升的降低效果，以及在降溫過程中對基體內(nèi)部不同部位
溫度梯度的影響；通過在設(shè)有冷卻液循環(huán)裝置的保溫試模中澆筑混
凝土，在兩種冷卻液相同使用條件下，測量混凝土塊體不同位置的
溫度，對比水和相變導(dǎo)熱流體的降溫效果，并分析試件內(nèi)部的溫差
和溫度梯度；通過對不同冷卻液吸收熱量及對混凝土降溫效果的計(jì)
算，深入探討相變導(dǎo)熱流體的降溫優(yōu)勢、使用條件和注意事項(xiàng)，為
實(shí)現(xiàn)相變導(dǎo)熱流體在實(shí)際工程中的應(yīng)用提供相應(yīng)的技術(shù)支持。

(本文由上海光學(xué)儀器廠編輯整理提供, 未經(jīng)允許禁止復(fù)制http://www.sgaaa.com)