多孔基无机复合相变材料的蓄热特性

添加多孔介质是提升PCM(相变材料)热导率、缩短其熔化时间的有效手段。本工作通过建立具有不规则分布多孔骨架的CPCM(复合相变材料)物理模型，系统研究了孔隙度、孔径、骨架形状对其蓄热特性的影响，并探讨了蓄热能力与蓄热速率之间的关系。结果表明，随着孔隙度的减小，CPCM的熔化速率增大，固液态PCM密度差引起的重力驱动力使PCM产生自然对流现象，加速了熔化过程。在相同孔隙度(0.80)下，当孔径越小时，多孔骨架表面积越大，所吸收的热通量越大，相变材料熔化越快。具有四面体形状骨架的CPCM由于具有最大比面积30.02 mm^-1,41 s内便完成熔化，相比比面积为19.93 mm^-1的二十面体快了13.5 s。孔隙度的减小虽有利于CPCM的熔化，但也会削弱其蓄热能力，本工作所确定的平衡孔隙度为0.80，可使CPCM的有效热导率达到8.07 W/(m·K)。因此，本工作可为低温蓄热材料提供理论依据和参考。