t=1000s t=3000s t=4200s

（b）液相率分布云

图4-3 0.35m/s，523K时，泡沫铜/共晶盐复合相变材料的温度和液相率分布云图

4.2 管内流体温度对相变过程的影响分析

4.2.1 管内流体温度对纯共晶盐相变过程的影响

以下模拟实验所设置的相变材料的初始温度为303K。

（1）管内流体速度v=0.35m/s时，不同温度条件下相变材料的融化时间见表4-1。

表4-1 v=0.35m/s不同温差相变材料融化时间

名称 数值 融化时间

进口温度1，K

503 66.2h

进口温度2, K

513 32.8h

进口温度3, K

523 19.3h

进口温度4, K

533 18.5h

将上表数据绘制成如下图4-4所示曲线：

25

706050时间 /h40302010001020温差 /K304050系列1

图4-4 v=0.35m/s情况下不同温差下相变材料融化时间

在模拟过程中记录四个温度（温差）下液相分率随时间的变化曲线，汇总后得到如下图4-5所示曲线：

1.210.8温差=10K温差=20K温差=30K温差=40K液相率0.60.40.20-0.2050000100000150000200000250000300000350000400000时间 /s

图4-5 v=0.35m/s情况下不同温差下液相率曲线图

由图片4-5可以看出，在整体趋势上随着热流体进口温度与相变材料的相变温度的温差越大，那么整个相变材料的融化时间会越来越短，尤其是当温差从20K变为30K时，可以大幅的算短整个相变过程所用时间。而温差有30K变为40K时，虽然融化时间缩短一些，但是幅度不大，考虑实际应用技术难度和经济效益，温差不宜选择过大。

(2)管内流体速度v=0.4m/s时，不同温度条件下相变材料的融化时间见表4-2。

表4-2 v=0.4m/s不同温差相变材料融化时间

名称 数值

进口温度1，K

503

进口温度2, K

513

进口温度3, K

523

进口温度4, K

533

26

融化时间 20.4h 12.5h 25.3h 28h

将上表数据绘制成如下图4-6所示曲线：

3025融化时间2015105001020温差 /K304050系列1

图4-6 v=0.4m/s情况下不同温差下相变材料融化时间

在模拟过程中记录四个温度（温差）下液相分率随时间的变化曲线，汇总后得到如下图4-7所示曲线：

1.210.8温差=10K温差=20K温差=30K温差=40K液相率0.60.40.20-0.20200004000060000时间 /s80000100000120000

图4-7 v=0.4m/s情况下不同温差下液相率曲线图

从上述图标中，可以看出温差从10K变为20K时，相变过程所用时间有所减少，符合预期所用时间，而温差进一步加大变为30K和40K时，整个相变材料的完全融化时间反而有所增加，目前尚不能分析出原因，有待进一步思考，可能是模拟过程中存在操作错误导致，或许是设置时间步长过大，导致计算误差较大所致。

（3）管内流体速度v=0.45m/s时，不同温度条件下相变材料的融化时间见表4-3。

表4-3 v=0.45m/s不同温差相变材料融化时间

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名称 数值 融化时间

进口温度1，K

503 48.5h

进口温度2, K

513 54h

进口温度3, K

523 21h

进口温度4, K

533 16h

将上表数据绘制成如下图4-8所示曲线：

600500时间 /h400300200100001020温差 /K304050系列1

图4-8 v=0.45m/s情况下不同温差下相变材料融化时间

在模拟过程中记录四个温度（温差）下液相分率随时间的变化曲线，汇总后得到如下图4-9所示曲线：

1.210.8温差=10K温差=20K温差=30K温差=40K液相率0.60.40.20-0.205000001000000时间 /s15000002000000

图4-9 v=0.45m/s情况下不同温差下液相率曲线图

在上述图表中可以看出，当温差从10K增加到20K时，相变材料的完全融化时间有大幅的下降，而温差从20K变为30K和40K时，融化时间虽有缩减但不明显。

（4）管内流体速度v=0.50m/s时，不同温度条件下相变材料的融化时间见表4-4。

表4-4 v=0.5m/s不同温差相变材料融化时间

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