泡沫金属填充的相变装置传热强化研究

"相变装置中填充泡沫金属的传热强化分析" 本文主要探讨了如何通过填充泡沫金属来强化固-液相变储能装置的传热性能。作者张涛和余建祖来自北京航空航天大学航空科学与工程学院。他们提出，由于泡沫金属独特的结构特性，如低密度、高孔隙率和大比表面积，使其成为潜在的优秀填充材料，能够显著提升相变储能装置的热传导效率。 传统方法是采用金属翅片、金属网格或金属/石墨粉末来增强相变装置的传热，但泡沫金属因其孔洞结构，可以提供更大的接触面积，从而提高热交换效率。文章将泡沫金属的结构简化为二维的循环扩展六边形网格模型，通过对热阻的分析，推导出了有效导热系数与空隙率之间的数学关系式。 作者以泡沫铜和泡沫铝为例，对比了它们填充石蜡的情况与使用铜、铝翅片串联和并联填充石蜡时的有效导热系数。计算结果显示，泡沫金属作为填充物的效果优于翅片，能够更有效地改善相变储能装置的热性能。 关键词包括泡沫金属、空隙率、有效导热系数、热阻和相变材料。研究指出，尽管泡沫金属在相变储能装置中的应用得到了广泛的关注，但理论研究相对较少，特别是对其改善传热性能的机理解释。因此，本文通过建立一维传热模型，从热阻角度出发，为泡沫金属在相变储能装置中的作用提供了理论支持。 结论是，泡沫金属作为填充材料，可以有效地提升相变储能装置的整体热性能，对于解决短时、周期性大功率电子器件的散热问题有着重要的实际意义。这一研究对进一步优化相变储能装置的设计和提高其热管理能力提供了新的思路。