《表1 实习计划及内容：笼屉式水箱中膨胀石墨对石蜡熔化和凝固过程的影响》

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《笼屉式水箱中膨胀石墨对石蜡熔化和凝固过程的影响》

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水箱温度分层效果越好，水箱热利用率越高。笼屉式水箱自上而下安装相变蓄热单元，可加大水箱温度分层效果[13-14]，提高热利用率。因此本文针对一种笼屉式相变蓄热水箱中扁盒型蓄热单元进行研究，该装置中间为以水作为换热介质（heat transfer fluid，简称HTF）的流体通道，内部是由相变材料填充的蓄热层，封装材料为304不锈钢，相变蓄热材料（phase change materials，简称PCM）膨胀石墨-石蜡填充在装置的内部，为增加换热流体与相变蓄热材料的换热接触面积，增设四条换热通道。笼屉式水箱示意图、水箱外观及水箱内部扁盒型相变蓄热单元见图1。为简化计算，将模型进行二维简化，忽略高度方向上的传热，二维计算模型如图2所示，其中蓄热装置外壁面直径为500 mm，换热通道直径为50 mm，各换热通道间隙50 mm，并对所研究的二维模型作出以下假设：（1）不考虑相变蓄热材料热物理性质随温度变化而引起的影响；（2）内壁表面温度处处均匀；（3）相变蓄热单元外壁面与外界绝热；（4）相变蓄热材料液体流动为层流。根据文献[12]中所述，其制备的膨胀石墨复合石蜡在70℃（即343 K）的液相环境中，复合物无分层沉淀现象发生，说明该复合石蜡具有良好的稳定性。通过对比此三种复合石蜡（1%EG、2%EG、5%EG）在固态和液态下的导热系数，表明三种复合石蜡液态时的导热系数较固态下的导热系数分别减少了30%、37%和36%。又考虑到熔化过程时间较长，而凝固过程持续时间相对较短，因此为简化计算，三种复合石蜡的导热系数均取固态时的导热系数。且对所研究的复合相变石蜡作出以下假设：（1）相变材料各向同性；（2）忽略相变材料固、液相热物理性质的不同，并认为相变材料的热物理性参数均为常数；（3）相变过程中传热方式以导热为主，忽略自然对流的影响。各物性参数详见表1中。