固体から液体への相変化熱伝達は2つのプロセスを含みます:物質の固化 (液体が固体になる) と溶融 (固体が液体になる),物質は溶融点まで熱され,溶融過程で大量の熱を吸収します.凍結点まで冷却すると固化過程で潜伏熱が放出されます
固体-液体相転移と熱伝達は 自然界でよく起こる現象で,火山岩の形成,氷の進化,地球の解凍などです.工学技術の分野でも重要なプロセスです食品の冷却,ポリマー加工,鋳物の固化と結晶化,無形合金材料の製造,半導体材料の精製など熱または冷たいエネルギーの貯蔵など
固体-液体相変化熱伝達は,高熱流密度,高熱効率,低圧の利点があり,重要な研究意義と応用価値を持っています.
固体-液体相移行熱伝達の数学モデルと制御方程式は,通常連続媒体の概念に基づいています.固体・液体相の同位体と均質性を前提に固体と液体のインターフェースは,物質の物理特性によって直接影響されるため,固体-液体相変化熱伝達は,異なる材料によって2つのカテゴリーに分けることができます.: 単相移行温度と透明な固体液体インターフェース (純粋物質) の問題
2つの相の共存領域 (混合物) とある範囲内の相移行温度の問題固体-液体相移行の熱伝達は,異なる特徴付け量に応じて2つのカテゴリーに分けることができます.: 温度モデル (温度だけが依存変数で,エネルギー方程式は固体相と液体相の領域にそれぞれ設定されます)
エンタルピーモデル (温度とエンタルピーは依存変数であり,固体と液体相を区分することなく区別するためにエンタルピーを使用する).固体-液体相移行熱伝達の特徴と困難は,動く固体-液体インターフェースにあります液体の相対流量,固体-液体相移行の体積変化,および限界熱抵抗などの要因の影響を受けます.
初期段階では,固体-液体相移行熱伝達の溶液では,正確な分析と近似分析を含む分析方法が主に使用されました.シンプルな境界条件で理想化された固体-液体相移行熱伝達は,いくつかの1次元の半無限数について正確に解くことができるニューマンの問題と一般化されたニューマンの問題に基づいています
接近分析には主に積分方法,準安定状態方法,パルターバション方法,熱抵抗方法,順次近似方法などが含まれます.主に1次元単調なインターフェースの 段階移行問題と 2次元の問題が非常に少ない問題を解決します数値方法は,複雑な条件下で多次元固体液体相移行熱伝送問題の主要な解決策です.
固体-液体相移行を扱う数値方法には2つの主なモデルがあります.分離した二相モデル (インターフェース追跡方法) と混合した二相モデル (固定グリッド方法)2つの相を2つの領域として扱います.これは相移行プロセスをより詳細に反映できますが,計算プロセスはインターフェースを追跡する必要があります.計算のコストが大きいので.
2相混合型モデルでは 段階移行プロセスには 厳格なインターフェースがないと考えられ 2相が共存します計算は単純ですが,インターフェースの特徴を正確に表示することはできませんさらに,モンテカルロ法と格子ボルトツマン法を使用して,固体-液体相移行の熱伝送プロセスを計算しています.
低熱伝導性の欠点があるため,特に有機的な相変化材料は固体-液体相変化の熱伝達の強化も 解決すべき重要な問題です.
強化方法は主に2種類あります 高熱伝導性の金属や非金属固体粒子を 加えて相変化材料の熱伝導性を向上させる金属泡のような強化構造物熱伝達力を強化するために金属のフィンや拡張グラフィットが使用されます.
