Numerical analysis and comparison of the thermal performance enhancement methods for metal foam/phase change material composite

金属泡沫 材料科学 石蜡 相变材料 复合数 复合材料 多孔性 热能储存 潜热 复合泡沫 热的 相变 体积热力学 热力学 物理
作者
Feng Zhu,Chuan Zhang,Xinglong Gong
出处
期刊:Applied Thermal Engineering [Elsevier BV]
卷期号:109: 373-383 被引量:88
标识
DOI:10.1016/j.applthermaleng.2016.08.088
摘要

Three methods to further enhance thermal performance of the metal foam/phase change material (PCM) composite are investigated and compared. These three methods include changing the pores per inch (PPI) of metal foam, modifying the shape of the cold wall and using the discrete heat sources. In this study, the composite consists of two materials: aluminum foam with 90% porosity as metal foam and paraffin wax as PCM. The numerical model based on finite volume method is developed, and the non-equilibrium equation is applied to study the melting process of the paraffin embedded in aluminum foam. The heat loss, the liquid average velocity and the efficiency of latent heat storage are analyzed and discussed. The results show that adopting the aluminum foam with high PPI value or modifying the shape of the cold wall could improve the thermal response of composite. Besides, the discrete heat sources could lead to a large average velocity in the liquid region. Combining the advantages of these methods, an optimization method is also proposed, which could improve the efficiency to 83.32% comparing with the pure paraffin.
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