双螺旋盘管内膨胀石墨对相变材料的传热强化机制与蓄放热性能

《双螺旋盘管内膨胀石墨对相变材料的传热强化机制与蓄放热性能》是一篇探讨新型传热强化技术在相变材料应用中的研究论文。该论文聚焦于双螺旋盘管结构与膨胀石墨复合材料的协同作用，旨在提高相变材料在蓄热和放热过程中的传热效率。随着能源利用效率问题的日益突出，相变材料因其高储热密度、温度恒定等特性，在建筑节能、太阳能储存等领域得到了广泛关注。然而，传统相变材料的导热系数较低，导致其在充放热过程中存在传热速度慢、温差大等问题。因此，如何有效提升相变材料的传热性能成为研究热点。

本文通过实验与数值模拟相结合的方法，分析了双螺旋盘管结构对相变材料传热性能的影响。双螺旋盘管是一种具有复杂几何结构的换热元件，其独特的流道设计能够增强流体的扰动，从而提高传热效率。同时，膨胀石墨作为一种高性能导热填料，被引入到相变材料中，以改善其导热性能。膨胀石墨具有较高的比表面积和良好的导热性，能够有效促进热量在相变材料内部的传递。

研究结果表明，双螺旋盘管与膨胀石墨的结合显著提升了相变材料的传热能力。在相同的加热条件下，采用双螺旋盘管结构并添加膨胀石墨的相变材料，其充放热速率明显高于未加改性的相变材料。此外，膨胀石墨的加入还有效缓解了相变材料在熔化和凝固过程中出现的温度梯度问题，使得整个系统的热响应更加均匀。

论文进一步探讨了双螺旋盘管与膨胀石墨之间的协同作用机制。双螺旋盘管通过增加流体流动路径的长度和曲折程度，提高了流体与相变材料之间的接触面积和湍流强度，从而增强了对流传热效果。而膨胀石墨则通过形成导热网络，将热量从高温区域快速传导至低温区域，缩短了相变材料内部的热传导时间。两者共同作用，使得系统整体的传热效率得到显著提升。

此外，研究还评估了不同膨胀石墨含量对相变材料性能的影响。结果表明，随着膨胀石墨含量的增加，相变材料的导热系数逐渐上升，但过高的填充比例可能导致材料的机械性能下降。因此，论文建议在实际应用中选择适当的膨胀石墨添加比例，以平衡导热性能与材料稳定性之间的关系。

在蓄放热性能方面，论文通过实验测试了不同工况下的热响应特性。结果显示，双螺旋盘管结构能够有效降低相变材料的熔化时间和凝固时间，提高系统的蓄热和释热效率。特别是在高热负荷条件下，双螺旋盘管与膨胀石墨的组合表现出更强的适应性和稳定性，为实际工程应用提供了理论依据和技术支持。

综上所述，《双螺旋盘管内膨胀石墨对相变材料的传热强化机制与蓄放热性能》这篇论文深入研究了双螺旋盘管与膨胀石墨在相变材料中的应用效果，揭示了其传热强化的内在机制，并验证了其在提升蓄放热性能方面的有效性。研究成果不仅为相变材料的优化设计提供了新的思路，也为相关领域的工程应用提供了重要的参考价值。