不同結(jié)構(gòu)金屬翅片對石蠟相變傳熱的影響

1 概述

相變儲能技術是能源高效利用的方法之一，它主要是通過相變材料在發(fā)生相變時吸收或放出熱量來實現(xiàn)能量的儲存與釋放，在能量充足的條件下將多余的能量儲存起來，在能量不足的情況下，將能量釋放處理。但大多數(shù)的相變材料存在導熱性能低的問題，致使儲能進程進展緩慢，這就大大降低了相變儲能的效率。為了解決這一問題，研究人員做了大量的研究，例如在相變材料中添加高導熱性能的泡沫金屬

、翅片

、膨脹石墨

、金屬骨架

等材料，來提高相變材料的儲能效率。

國內(nèi)外學者對添加翅片強化相變材料換熱有廣泛的研究。文獻[7]將相變材料添加到泡沫金屬翅片管中，搭建實驗平臺，研究結(jié)果表明加入泡沫金屬翅片管使相變材料完全熔化時間減少了16.7%。文獻[8]通過實驗分別對比了泡沫金屬銅與鋁翅片對石蠟儲熱的影響，研究表明，鋁翅片在儲熱性能方面優(yōu)于泡沫金屬銅。

總而言之，使自然拼讀法構(gòu)建適合不同年齡階段學生的教學方法，需要教師能夠充分結(jié)合教學實際情況，通過研究在專業(yè)素養(yǎng)基礎上創(chuàng)新方式方法，最終能夠幫助學生掌握英語。例如在加拿大，很多小學生在一年級時就已經(jīng)開始通過自然拼讀法進行學習。為此教師也應當把我規(guī)律，充分合理的利用有效教學方式。

綜合來看，金屬翅片在加強相變材料換熱方面具有明顯的促進作用。本文將金屬翅片(翅片1、翅片2)加入到純相變材料中制備出復合相變材料1、復合相變材料2,未加入翅片的相變材料稱為純相變材料。采用數(shù)值模擬的方法，研究相變傳熱過程中純相變材料和復合相變材料的液相率分布、液相率隨時間變化、速度場分布。

2 問題描述及假定說明

2.1 問題描述

復合相變材料1見圖1，復合相變材料2見圖2。方腔內(nèi)完全由石蠟填充，左壁面為加熱面，其余壁面均包裹足夠厚度的保溫材料，視為絕熱，本文僅進行數(shù)值模擬研究，不考慮方腔材料的厚度。研究過程中，方腔左壁面為恒溫熱源，通過導熱和對流換熱的共同作用，將熱量從左壁面?zhèn)鬟f進腔體內(nèi)部，腔體內(nèi)部相變材料受熱發(fā)生相變過程。本文分析腔體中相變材料在相變過程的液相率分布、液相率隨時間變化、速度場分布。

信息流可以通過不同的渠道得到。動態(tài)認知邏輯也可以模擬在群中的私人交流(考慮電子郵件bcc和cc)、復雜度的問題，可用于處理說謊和欺騙。

2.2 假定說明

相變材料和金屬翅片的物性參數(shù)為常數(shù)，不隨溫度的變化而變化；將液態(tài)相變材料看作是牛頓不可壓縮流體并且滿足Boussinesq假設,在方腔內(nèi)做非穩(wěn)態(tài)層流流動；忽略相變材料流動過程中的黏性耗散；忽略相變材料相變過程中的體積變化；忽略加熱壁面的熱阻。

3 幾何模型

在大數(shù)據(jù)背景下，數(shù)據(jù)庫管理將面臨著海量的數(shù)據(jù)，學生必須要學會對這些數(shù)據(jù)進行分析和處理。因此，高校應當將海量數(shù)據(jù)分析作為選修課程，每周安排3個課時。NoSQL數(shù)據(jù)管理技術是對關系型數(shù)據(jù)管理技術的補充，其中主要包括針對異構(gòu)海量數(shù)據(jù)的存儲、查詢及分析等技術，是電子商務、社交網(wǎng)絡和web搜索等新型應用的技術支持，同時這也是大數(shù)據(jù)背景下數(shù)據(jù)分析的主要技術。高?？梢詫oSQL數(shù)據(jù)管理技術的應用作為大數(shù)據(jù)時代數(shù)據(jù)庫技術的“提高篇”。該項課程應當采取課程和實驗相結(jié)合的方式進行教學，在學期末采用實習報告的方式對學生進行考核。

4 數(shù)學模型

基于上述假設條件，建立相變過程的控制方程，包括連續(xù)性方程、動量方程、能量方程。三維模型的控制方程如下

。

4.1 連續(xù)性方程

式中

——石蠟的密度，kg/m

——時間，s

、

、

——

、

、

軸方向上的速度分量，m/s

、

、

——

、

、

軸坐標，m

4.2 動量方程

——糊狀區(qū)連續(xù)參數(shù)，本文取5×10

——絕對壓力，Pa

、

、

——

、

、

方向動量方程源項，m/s

——液相率

——為防止分母為0添加的系數(shù)，本文取10

式中

——石蠟的動力黏度，Pa·s,本文取4.43×10

Pa·s

——重力加速度，m/s

,取9.8 m/s

——石蠟的體膨脹系數(shù)，K

2.1 堅持實事求是，與時俱進的工作方式方法。實事求是我們黨一貫的工作準則。當前形勢下，思想政治教育工作應當針對國有企業(yè)職工隊伍思想變化，克服脫離客觀實際的教育方式方法，要善于抓住主要矛盾，把思想政治教育工作與企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營工作緊密結(jié)合起來，滲透到企業(yè)經(jīng)營、管理各方面，理順職工思想情緒，提高職工大局意識，使思想政治教育的效果體現(xiàn)在企業(yè)決策、執(zhí)行、管理等環(huán)節(jié)。同時，把握好分寸，做好思想政治教育工作與職工的切身利益相結(jié)合，全心全意為人民服務，辦實事，從根本上解決職工的合理訴求，改善職工生活中遇到的困難，促使職工把心思全身心的放到經(jīng)營生產(chǎn)中來，提高企業(yè)的工作效率。

——石蠟的溫度，K

——初始時刻的石蠟溫度, K

液相率

的計算式為：

3.很多學生有完美主義傾向，尤其是女孩子在使用錯題本時，常常是外在大于實際，把錯題本弄得美美的，當成“藝術品”來對待，反而沒有關注到錯題本的本質(zhì)；

——石蠟的潛熱比焓，J/kg

=0 (

≤

)

糊狀區(qū)：

液相區(qū)：

著名的衛(wèi)拉特史詩《罕哈冉惠傳》在蒙古英雄史詩中應占有怎樣的地位？至今學界看法不盡一致，此文的目的，就是對此問題做進一步探討。

=

在圖1、2中，

點位于左前下角，

軸為長度方向，

軸為寬度方向，

軸為高度方向。純相變材料、復合相變材料腔體的長×寬×高為20 mm×10 mm×20 mm,金屬翅片垂直腔體左側(cè)壁面平行排布，翅片的長×寬×高為15 mm×10 mm×1 mm，翅片之間的間距為4 mm,上、下兩翅片分別距離上、下兩壁面的距離為4.5 mm。圖2中金屬翅片是在圖1中金屬翅片的基礎上增加6個直徑為3 mm的通孔，通孔呈2行×3列的排布方式；兩孔圓心的距離：

方向為4 mm,

方向為5 mm；翅片上外圍孔圓心距翅片邊的距離：

方向為3.5 mm，

方向為2.5 mm。左壁面為加熱面，溫度恒定為338.15 K。相變材料選用石蠟，金屬翅片材料選用鋁。石蠟、鋁的物性參數(shù)分別見表1、2。

——石蠟的比定壓熱容，J/(kg·K)

——石蠟熔化終止溫度，K

1.2.2 排除標準 ①宮內(nèi)感染患兒；②吸入性肺炎、濕肺；③先天性畸形；④先天性心肝??；⑤染色體異常。

石蠟在融化過程中產(chǎn)生浮升力主要由密度變化引起，故動量方程中密度變化由下式計算：

=

[1-

(

-

)]

式中

——石蠟相變溫度時密度，kg/m

——石蠟的相變溫度，K

4.3 能量方程

① 石蠟傳熱能量方程

=

+

由于對程序的循環(huán)邊界問題的分析過程中，只考慮會對循環(huán)迭代次數(shù)產(chǎn)生影響的程序語句。此類語句在程序依賴圖上體現(xiàn)為包含出度的節(jié)點。由此，我們提出刪除有向圖中不包含出度的節(jié)點無關節(jié)點，以達到程序依賴圖的約簡目的。逐步刪除無關節(jié)點后得到約簡后的程序依賴圖如圖5所示：

=1 (

≤

)

式中

——石蠟的相變比焓，J/kg

——石蠟的熱導率，W/(m·K)

式中

——石蠟熔化開始溫度，K

——石蠟的顯熱比焓，J/kg

固相區(qū)：

——石蠟的基準比焓(初始溫度對應的比焓)，J/kg

——石蠟的相變潛熱，J/kg

(3)良好的前期旅游基礎優(yōu)勢。主題文化游、鄉(xiāng)村休閑游、農(nóng)耕體驗游、現(xiàn)代工業(yè)游等旅游業(yè)態(tài)基本形成，豐富了旅游內(nèi)涵，為大力發(fā)展全域旅游打下了堅實的基礎。長沙市望城區(qū)將旅游景點與體育賽事結(jié)合，已舉行千龍湖國際龍舟賽、黑麋峰世界自行車速降賽、環(huán)法自行車中國賽等具有國際影響力的體育賽事。寧鄉(xiāng)市統(tǒng)籌規(guī)劃美麗鄉(xiāng)村建設，已打造關山古鎮(zhèn)、湘都農(nóng)業(yè)生態(tài)園、豐收灣、稻花香農(nóng)趣園、石侖關等特色鄉(xiāng)村旅游產(chǎn)品，而且寧鄉(xiāng)的灰湯已于2016年獲批全國首批“國家康養(yǎng)旅游示范基地”。長沙縣的開慧鎮(zhèn)則結(jié)合“楊開慧故居”和“瓜果采摘體驗游”，形成了“紅色旅游+綠色旅游”的特色旅游路線。

② 金屬翅片傳熱能量方程

式中

——鋁的密度，kg/m

1.2.2 RT-PCR檢測CCR9、TLR4在核酸水平的表達 提取結(jié)腸組織RNA后RT-PCR檢測CCR9、TLR4的表達，95℃ 3 min，95℃40 sec；54 ℃ 50 sec（β-actin），59 ℃ 50 sec（CCR9、TLR4）；72℃ 50 sec共30循環(huán)；72℃ 10 min。聚丙烯酰胺凝膠電泳，計算積分光密度。

——鋁的比焓，J/kg

——鋁的熱導率，W/(m·K)

——鋁的比熱容，J/(kg·K)

石蠟與金屬翅片接觸面之間的溫度與傳熱表達式為：

=

式中

——金屬翅片的溫度，K

——垂直于金屬翅片表面(包括圓孔表面)方向的坐標，m

③［以色列］尤瓦爾·赫拉利:《未來簡史——從智人到神人》，林俊宏譯，中信出版社2017年版，第340～344頁。

5 各項設置

采用有限元軟件COMSOL Multiphysics進行計算，選擇空間維度為三維，物理場選擇固態(tài)和流體傳熱、層流、非等溫流動。

材料設置：石蠟和鋁的物性參數(shù)見表1、2。

初始條件：開始加熱時刻為初始時刻，

=0，此時石蠟為固態(tài)，石蠟溫度為298.15 K。

基地注重節(jié)能環(huán)保，工作人員介紹，燕塘新工廠所處的永和開發(fā)區(qū)對污水處理的要求是三級排放標準，燕塘自主提高到一級標準。屋頂安裝了近2萬平方米的光伏發(fā)電系統(tǒng)，功率達1.5兆瓦，所發(fā)的電可以供向基地部分生產(chǎn)車間及辦公區(qū)域。

邊界條件：左壁面為加熱面，溫度為338.15 K，其余壁面均絕熱。為了提高模型計算的收斂性，在點

設置壓力約束點，設置絕對壓力為101 325 Pa。

6 求解

對方腔進行瞬態(tài)數(shù)值模擬，遵循質(zhì)量守恒、動量守恒和能量守恒定律。

時間步長為2 s，容差由物理場控制。

7 模擬結(jié)果與分析

7.1 液相率分布

加熱時間為20 、60 、120 、200 s時，純相變材料液相率云圖見圖3。圖3中色標上的數(shù)據(jù)表示液相率，0表示固相區(qū)，1表示液相區(qū)，0～1之間表示糊狀區(qū)。從圖3看出，石蠟先從左壁面開始熔化，后擴散到整個方腔，直至方腔內(nèi)的石蠟全部熔化。

石蠟熔化初期，導熱占主導地位，與加熱壁面接觸的石蠟率先熔化。石蠟熔化中期，自然對流換熱占主導地位，液相區(qū)范圍變大，靠近加熱壁面的石蠟受熱溫度升高，受浮升力作用向上運動，相變界面的液態(tài)石蠟冷卻下沉，造成方腔左上部熱量聚集，石蠟上部相變區(qū)的溫度梯度大，糊狀區(qū)變薄，上部石蠟的熔化速率快，而下部石蠟相變區(qū)溫度梯度小，糊狀區(qū)厚，熔化速率相對較慢，因此，熔化過程中出現(xiàn)“角化現(xiàn)象”，這一特征隨著加熱時間的推移，越來越明顯。熔化后期，頂部石蠟已全部熔化，相變界面的傾斜角度變小，此時，自然對流作用減弱，導熱再次占據(jù)主導。綜上所述，純相變材料的熔化由導熱和自然對流換熱共同作用。

加熱時間為 2、50、80 s時，復合相變材料1、2的液相率分布(軟件截圖)見圖 4～6。從圖4～6看出，在石蠟熔化初期，由于翅片的導熱能力強于石蠟，熱量迅速傳入石蠟內(nèi)部，造成石蠟的相變界面出現(xiàn)在加熱壁面處和翅片兩側(cè)，但隨著石蠟的熔化，相變界面不再平行于翅片兩側(cè)。說明在熔化過程中自然對流換熱起作用。

由圖6可知，復合相變材料在加熱時間80 s時，方腔內(nèi)基本熔化，因此，方腔內(nèi)加入翅片可有效改善石蠟熔化過程的均勻性，縮短熔化時間；金屬翅片增加的通孔加強了自然對流的作用，從而提高了石蠟的熔化效率。

7.2 液相率隨時間變化

方腔內(nèi)石蠟液相率隨時間變化見圖7。從圖7看出，在加熱時間相同的情況下，復合相變材料的液相率明顯高于純相變材料。純相變材料、復合相變材料1、2全部熔化時間分別為302、106、90 s，復合相變材料1、2比純相變材料完全熔化時間縮短了約64%、70%，復合相變材料2比復合相變材料1完全熔化時間縮短了約15%。在熔化時間前50 s，復合相變材料1的液相率大于復合相變材料2，表明熔化初期翅片1的換熱能力高于翅片2。這是由于熔化初期石蠟熔化以導熱為主，翅片1的導熱面積大于翅片2的導熱面積。之后伴隨著石蠟的熔化，自然對流換熱作用逐漸加強，復合相變材料2的換熱能力逐漸強于復合相變材料1。熔化時間50 s之后，復合相變材料2的液相率超過復合相變材料1，直至石蠟全部熔化。由此得出，復合相變材料2的對流換熱效果明顯高于復合相變材料1。

7.3 速度場分布

為了研究純相變材料與復合相變材料熔化過程中內(nèi)部速度場變化，在垂直于加熱面方向上做切面(分別位于

=2.5、7.5 mm處)，得到加熱時間為30、80、200 s時速度場云圖(軟件截圖)，見圖8～10，圖8～10中色標上側(cè)數(shù)值表示速度的數(shù)值，相應的單位為m/s。由于純相變材料完全熔化時間為302 s,復合相變材料1、2完全熔化時間為106、90 s,因此，加熱時間為200 s時，純相變材料是未完全熔化的速度場云圖，復合相變材料1、2是完全熔化的速度場云圖。

由圖8可知，純相變材料中石蠟的相變區(qū)域在加熱壁面處和相變界面處，角化現(xiàn)象比較明顯。由圖9可知，復合相變材料1的流動分布在翅片的頂端以及上、下壁面靠近加熱壁面處，局部流動明顯。由圖10可知，復合相變材料2熔化過程中存在環(huán)流，整體流動現(xiàn)象明顯。復合相變材料2相較于復合相變材料1速度場更加明顯，石蠟流動速度更快，自然對流換熱作用更強。

這樣讓學生體會狐貍的狡猾和老虎的愚笨：狐貍開始緊張，眼珠骨碌碌一轉(zhuǎn)想辦法，虛張聲勢，扯著嗓子借老天爺嚇老虎，借老虎的威風嚇跑百獸，多么狡猾。老虎開始愣住了，半信半疑，后來的信以為真，多么愚笨。

8 結(jié)論

① 純相變材料內(nèi)，在導熱和對流換熱的共同作用下，石蠟從左壁面開始熔化直至右下角石蠟完全熔化。方腔內(nèi)金屬翅片的加入可改善熔化過程的均勻性，縮短了熔化時間。

② 純相變材料、復合相變材料1、復合相變材料2石蠟完全熔化時間分別為302、106、90 s,復合相變材料1、2比純相變材料完全熔化時間縮短了約64%、70%，復合相變材料2比復合相變材料1完全熔化時間縮短了約15%。

③ 在石蠟熔化初期，主要以導熱為主，復合相變材料1的液相率高于復合相變材料2，隨著石蠟的熔化，自然對流作用逐漸顯現(xiàn)，復合相變材料2的液相率逐漸高于復合相變材料1。

④ 純相變材料熔化過程中，石蠟的流動主要集中在加熱壁面和相變界面處，角化現(xiàn)象明顯；復合相變材料1內(nèi)，石蠟的流動靠近翅片的頂端以及上、下壁面靠近加熱壁面處，呈局部流動；復合相變材料2內(nèi)呈現(xiàn)環(huán)狀流動趨勢，比復合相變材料1內(nèi)石蠟流動現(xiàn)象更加明顯，自然對流換熱效果更強。

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