庹曉糠，嚴(yán)中俊，王姜，李水生，俞準(zhǔn)，張國強(qiáng)

(1.湖南大學(xué)土木工程學(xué)院，湖南長沙，410082；2.中國建筑第五工程局有限公司，湖南長沙，410014)

太陽能生活熱水系統(tǒng)可以利用太陽能為用戶提供生活熱水，目前已在我國得到廣泛應(yīng)用。由于太陽輻射具有間歇性和不穩(wěn)定性，導(dǎo)致太陽能熱水系統(tǒng)熱水供應(yīng)和用戶需求之間往往存在不匹配問題。在蓄熱和放熱過程中，相變材料具有溫度恒定且相變潛熱量大的特點(diǎn)，將其封裝后應(yīng)用于太陽能生活水箱中可通過錯(cuò)時(shí)用能有效解決上述不匹配的問題，同時(shí)可增大水箱蓄熱密度并降低水溫波動(dòng)。然而，相變材料(如石蠟和有機(jī)酸等)導(dǎo)熱系數(shù)較低，導(dǎo)致其封裝后在水箱中應(yīng)用時(shí)存在蓄放熱速率較慢的缺點(diǎn)，往往難以滿足實(shí)際需求，阻礙了其在工程實(shí)際中的應(yīng)用和推廣。針對(duì)該問題，國內(nèi)外學(xué)者通常在封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)部添加翅片[1-3]以增加換熱面積，或直接在相變材料中摻入石墨[4-5]和金屬顆粒[6-7]等高導(dǎo)熱劑以提高導(dǎo)熱系數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化傳熱。然而，添加翅片或高導(dǎo)熱劑會(huì)增大封裝相變材料的有效體積，從而降低其蓄熱密度，且部分高導(dǎo)熱劑如石墨等往往會(huì)在相變材料蓄放能過程中發(fā)生沉降，其長期傳熱強(qiáng)化效果難以保證。

不同于上述強(qiáng)化傳熱方法的機(jī)理，將超聲波技術(shù)應(yīng)用于液態(tài)介質(zhì)時(shí)，可通過空化效應(yīng)和聲流效應(yīng)等作用產(chǎn)生強(qiáng)化流體傳熱的效果。KIANI等[8]研究了超聲波對(duì)銅球與乙二醇溶液單相對(duì)流傳熱的影響，并分析了聲強(qiáng)和超聲波換能器與銅球的距離對(duì)傳熱的影響，發(fā)現(xiàn)超聲波所引起的空化效應(yīng)和聲流效應(yīng)可強(qiáng)化單相對(duì)流傳熱，且傳熱效果隨聲強(qiáng)增加和超聲波換能器與銅球之間的距離減小而增強(qiáng)。BARTOLI 等[9]研究了超聲波對(duì)浸沒在蒸餾水中的鉑絲在過冷沸騰條件下傳熱特性的影響，發(fā)現(xiàn)超聲波可以在流體中引起湍流從而提高對(duì)流系數(shù)，使用超聲波技術(shù)后的傳熱強(qiáng)化倍率可達(dá)到1.57。就封裝相變材料在生活水箱中的應(yīng)用而言，由于封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)四周相變材料在被加熱時(shí)會(huì)同時(shí)熔化并在浮升力作用下產(chǎn)生自然對(duì)流運(yùn)動(dòng)，且對(duì)流傳熱在大部分熔化時(shí)間段內(nèi)占據(jù)主導(dǎo)作用[10]，將超聲波技術(shù)應(yīng)用于生活水箱中封裝相變材料時(shí)也可通過空化效應(yīng)和聲流效應(yīng)增強(qiáng)其熔化過程中的對(duì)流，從而實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化換熱。需強(qiáng)調(diào)的是，由于超聲波可由超聲波換能器在封裝結(jié)構(gòu)外部產(chǎn)生，將超聲波應(yīng)用于封裝相變材料強(qiáng)化換熱時(shí)可克服傳統(tǒng)方法導(dǎo)致封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)蓄熱密度降低或高導(dǎo)熱劑容易沉降等缺點(diǎn)，是一種極具應(yīng)用潛力的強(qiáng)化相變傳熱方法。

然而，迄今為止，尚未見相關(guān)文獻(xiàn)就超聲波對(duì)生活水箱內(nèi)封裝相變材料強(qiáng)化傳熱性能進(jìn)行研究?？紤]到相變材料的熔化特性與現(xiàn)有相關(guān)研究中其他液體介質(zhì)有所不同，且超聲波對(duì)生活水箱四周加熱條件下封裝相變材料的強(qiáng)化傳熱效果及不同因素(如超聲波頻率和熱水溫度)的影響尚不明確，有必要對(duì)上述問題進(jìn)行深入研究，以實(shí)現(xiàn)超聲波強(qiáng)化傳熱技術(shù)在相變蓄熱生活水箱中的應(yīng)用和推廣?；诖耍疚淖髡咛岢鲈谏钏渲胁捎贸暡夹g(shù)作為封裝相變材料強(qiáng)化傳熱的方法，并以當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的圓柱型封裝相變材料為例[11]，通過可視化實(shí)驗(yàn)研究并對(duì)比分析超聲波對(duì)相變材料固-液相界面的演變以及溫度變化情況的影響。此外，考慮到超聲波頻率和熱水溫度對(duì)超聲波產(chǎn)生的空化效應(yīng)有很大影響，在上述研究基礎(chǔ)上進(jìn)一步探究超聲波頻率和熱水溫度對(duì)相變材料熔化性能的影響。

1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

1.1 實(shí)驗(yàn)裝置

圖1所示為本文所搭建的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)示意圖。從圖1可見該系統(tǒng)主要由恒溫水箱(2 個(gè))、圓柱型封裝相變材料、超聲波裝置、溫度測量裝置、相機(jī)以及數(shù)據(jù)采集終端組成，其中，恒溫水箱由方形容器和電加熱系統(tǒng)組成。方形容器邊長為300 mm，為便于觀察，其正面和背面的材質(zhì)為玻璃，其余面為不銹鋼；電加熱系統(tǒng)包括容器底部功率為2 kW的環(huán)形電加熱器、容器側(cè)面的不銹鋼鎧裝T型熱電偶以及溫度控制器，采用PID控制來保持水箱中水溫恒定，控制精度為±0.5 ℃。將在進(jìn)行圓柱型封裝后，相變材料垂直放置于恒溫水箱中。為便于觀察，封裝結(jié)構(gòu)側(cè)壁采用透明聚碳酸酯管(內(nèi)徑為76 mm，高為144 mm，厚度為2 mm)，底部和頂部為不銹鋼圓頭封裝。超聲波裝置由超聲波發(fā)生器和超聲波換能器組成，超聲波換能器緊貼在封裝結(jié)構(gòu)底面并固定在水箱底部。為了測量相變材料在熔化過程中的溫度變化，在封裝結(jié)構(gòu)中軸線上以30 mm間距均勻布置T1，T2和T3共3個(gè)T型熱電偶測點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)開始前采用冰水混合物統(tǒng)一對(duì)熱電偶傳感器進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定精度誤差為±0.5 ℃。所有傳感器均與數(shù)據(jù)采集儀(Agilent 34972A)連接以采集溫度數(shù)據(jù)?？紤]到月桂酸具有無毒、化學(xué)穩(wěn)定性較強(qiáng)以及相變溫度適中等優(yōu)點(diǎn)，本文選用相變溫度為43～45 ℃的月桂酸作為實(shí)驗(yàn)用相變材料。

1.2 實(shí)驗(yàn)工況及步驟

考慮到生活水箱熱水溫度設(shè)置在實(shí)際工程中往往有所不同，本文在參考相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上[12-13]，選擇55，58 和60 ℃這3 種常用的熱水溫度作為典型參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分析不同水溫對(duì)超聲波性能的影響；同時(shí)，為了探究不同超聲波頻率對(duì)水箱中相變材料熔化過程的影響，在無超聲波和現(xiàn)有相關(guān)文獻(xiàn)研究中最常用的3種頻率超聲波(20，28和40 kHz)條件下[14]，對(duì)圓柱型封裝相變材料的熔化過程進(jìn)行測試。具體實(shí)驗(yàn)步驟如下。

1)實(shí)驗(yàn)開始前將圓柱型封裝相變材料置于1號(hào)恒溫水箱內(nèi)。水箱中熱水溫度設(shè)定在25 ℃，靜置24 h以保證相變材料的初始溫度均勻一致且穩(wěn)定在25 ℃。

2)調(diào)節(jié)溫控箱的設(shè)定溫度，將2號(hào)恒溫水箱中的水加熱到指定溫度(55，58 或60 ℃)，接著將1號(hào)恒溫水箱中25 ℃的水換成2號(hào)恒溫水箱中的水，再通過調(diào)節(jié)超聲波發(fā)生器的開閉和頻率來設(shè)定超聲波的不同頻率(無超聲波，20 kHz，28 kHz 或40 kHz)，然后開始實(shí)驗(yàn)測試。

3)通過Agilent 34972A多功能數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)采集儀采集熱電偶測量的溫度，時(shí)間間隔為1 min，并記錄在電腦終端；同時(shí)，用相機(jī)記錄封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)相變材料在熔化過程中固-液相界面的變化，直至封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)的相變材料完全熔化為止。

2 結(jié)果和討論

2.1 超聲波對(duì)相變材料熔化過程的影響

為了研究超聲波技術(shù)對(duì)圓柱型封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)相變材料熔化性能的影響，以60 ℃熱水溫度和28 kHz 超聲波頻率工況為例，對(duì)未使用和使用超聲波時(shí)的相變材料熔化過程中固-液相界面、液相體積分?jǐn)?shù)以及溫度變化進(jìn)行對(duì)比分析。

2.1.1 相變材料固-液相界面和液相體積分?jǐn)?shù)變化分析

圖2所示為加熱時(shí)間達(dá)到10，40，70和95 min時(shí)相變材料固-液相界面圖和對(duì)應(yīng)的由MATLAB邊緣檢測算法[15]計(jì)算出的液相體積分?jǐn)?shù)。從圖2(a)和圖2(e)可見：當(dāng)加熱到10 min時(shí)，靠近容器加熱壁面的固體相變材料由于離熱源較近，其溫度快速上升并熔化形成明顯的液體層；此外，圖2(a)中容器四周的液體層厚度基本相等，其原因是該液體層相變材料同時(shí)受到加熱壁面和相變材料固體界面對(duì)其的黏滯力，從而處于靜止?fàn)顟B(tài)(傳熱機(jī)制主要為熱傳導(dǎo))。與圖2(a)相比，圖2(e)中底部液體層的厚度相對(duì)于頂部和側(cè)面液體層的厚度明顯較大，其原因是超聲波換能器安裝在封裝結(jié)構(gòu)的底部，從而底部液體層中的相變材料受到超聲波的作用較強(qiáng)。需強(qiáng)調(diào)的是，在實(shí)驗(yàn)過程中觀測到底部液相相變材料在超聲波空化效應(yīng)作用下產(chǎn)生大量微小氣泡，這些氣泡不斷膨脹、壓縮直至爆裂形成射流，從而增強(qiáng)了底部液相相變材料的自然對(duì)流和傳熱。就相變材料液相體積分?jǐn)?shù)而言，其從無超聲波時(shí)的15.0%提高到有超聲波時(shí)的16.9%，超聲波的相應(yīng)強(qiáng)化效率為12.7%。

圖2 有超聲波和無超聲波作用時(shí)相變材料固-液相界面隨時(shí)間的變化Fig.2 Solid-liquid interface of phase change materials at different time with ultrasonic wave and without ultrasonic wave

隨著加熱時(shí)間延長，固體相變材料進(jìn)一步熔化，液體相變材料的厚度增大，此時(shí)，液體相變材料由于密度差引起的浮升力克服了其受到的壁黏力，其傳熱方式從熱傳導(dǎo)開始向自然對(duì)流轉(zhuǎn)變。在自然對(duì)流作用下，高溫液相相變材料沿加熱壁面向上運(yùn)動(dòng)，而低溫液相相變材料沿固體相變材料壁面向下運(yùn)動(dòng)，液體相變材料的溫度在豎直方向上出現(xiàn)溫度分層，從而導(dǎo)致與側(cè)面和底部液體層相比，頂部液體層的厚度較大，如圖2(b)和(f)所示。值得注意的是，與圖2(b)中的液體層厚度相比，圖2(f)中除了底部液態(tài)相變材料層厚度明顯較大外，側(cè)面和頂部的厚度也稍大，這主要是因?yàn)槌暡ǖ目栈?yīng)和聲流效應(yīng)在促進(jìn)底部自然對(duì)流的同時(shí)，也推動(dòng)了底部的液相相變材料向上運(yùn)動(dòng)，促進(jìn)了側(cè)面和頂部固態(tài)相變材料的熔化。在這種作用下，加熱到40 min 時(shí)相變材料的液相體積分?jǐn)?shù)從未使用超聲波時(shí)的39.0%提高到47.5%，超聲波的相應(yīng)強(qiáng)化效率為21.8%。

從圖2(c)和圖2(g)可見：當(dāng)加熱到70 min 時(shí)，在固體相變材料的頂部出現(xiàn)了彎曲的固-液相界面，說明此階段液相相變材料的傳熱方式以自然對(duì)流為主；此外，固體相變材料底部出現(xiàn)了不規(guī)則的固-液相界面(圖2(g))，這是因?yàn)槌暡ㄗ饔眯ЧS距離增大而減弱，導(dǎo)致離底部越近(遠(yuǎn))的相變材料溫度越高(低)，底部液相區(qū)出現(xiàn)明顯的溫度分層，在浮升力作用下，液相相變材料在底部液相區(qū)形成多個(gè)自然對(duì)流單元。在這些對(duì)流單元沖刷下，與對(duì)流單元接觸的固體相變材料快速熔化，從而導(dǎo)致固體相變材料不均勻熔化。就相變材料液相體積分?jǐn)?shù)而言，此時(shí)未使用超聲波和使用超聲波這2 種情況下相變材料液相體積分?jǐn)?shù)分別為58.2%和79.9%，超聲波的相應(yīng)強(qiáng)化效率為37.3%。

由圖2(d)和(h)可見：當(dāng)加熱到95 min 時(shí)，在超聲波作用下相變材料已完全熔化，與無超聲波作用下的液相體積分?jǐn)?shù)71.0%相比，其液相體積分?jǐn)?shù)提升了40.8%。

由上述分析可知，超聲波可顯著加快相變材料的熔化，且隨著加熱時(shí)間推移，超聲波強(qiáng)化效果更加明顯。導(dǎo)致該現(xiàn)象的主要原因是，在加熱過程中，液相相變材料的自然對(duì)流運(yùn)動(dòng)隨著液體層厚度的增大不斷增強(qiáng)，而超聲波主要是通過增強(qiáng)自然對(duì)流來強(qiáng)化傳熱，因此，其效果會(huì)隨著熔化的進(jìn)行得到增強(qiáng)。

2.1.2 相變材料溫度變化分析

圖3所示為在無超聲波和有超聲波作用2種情況下T1，T2和T3這3個(gè)熱電偶測點(diǎn)的溫度隨加熱時(shí)間的變化情況。由圖3可見：由于各測點(diǎn)的初始溫度低于相變材料的相變溫度，加熱初始階段為固態(tài)顯熱加熱階段，各測點(diǎn)的溫度均快速升高；當(dāng)溫度達(dá)到相變材料的相變溫度時(shí)，相變材料開始熔化，其溫度進(jìn)入相變平臺(tái)期；當(dāng)相變材料完全熔化后，相變材料的加熱過程變成液態(tài)顯熱加熱階段，溫度又快速上升。值得注意的是，與無超聲波作用情況相比，有超聲波作用時(shí)3個(gè)測點(diǎn)的溫度上升速度更快，且其相變平臺(tái)期明顯較短，T1，T2和T3這3個(gè)測點(diǎn)的相變平臺(tái)期分別縮短71，26和9 min，熔化速率分別提升51.4%，28.2% 和12.5%，其主要原因是超聲波強(qiáng)化了液相區(qū)相變材料的自然對(duì)流，加速了固體相變材料與液體相變材料在固液界面上的傳熱，從而縮短了測點(diǎn)周圍相變材料完成相變的時(shí)間。

圖3 有無超聲波作用時(shí)不同測點(diǎn)溫度變化Fig.3 Temperature change at different measuring points with and without ultrasonic wave

從圖3還可看出：這3個(gè)測點(diǎn)中，超聲波對(duì)底部測點(diǎn)T1的溫度影響最大，其周圍相變材料完成上述3 個(gè)階段的時(shí)間從180 min 降低到62 min，經(jīng)計(jì)算，熔化速率提升了65.6%，而頂部測點(diǎn)T3溫度受到的影響最小，其完成時(shí)間從124 min 降低到88 min，熔化速率僅提升29.0%?？紤]到超聲波換能器安裝在結(jié)構(gòu)的底部且測點(diǎn)之間距離為30 mm，顯然，超聲波作用效果隨距離增大而減弱較快。

2.2 不同頻率超聲波下相變材料液相體積分?jǐn)?shù)變化

為了研究超聲波頻率變化對(duì)相變材料熔化性能的影響，在上述研究基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)無超聲波與20，28 和40 kHz 這3 種頻率超聲波作用下的相變材料熔化過程液相體積分?jǐn)?shù)隨時(shí)間的變化進(jìn)行比較，結(jié)果如圖4所示。

圖4 不同超聲波頻率下液相體積分?jǐn)?shù)隨時(shí)間的變化Fig.4 Change of liquid volume fraction with time at different ultrasonic frequencies

由圖4可見：就超聲波作用下的熔化過程而言，在加熱初始階段，相變材料液相體積分?jǐn)?shù)較低，超聲波強(qiáng)化效果較弱，其液相體積分?jǐn)?shù)-時(shí)間曲線與無超聲波作用下的曲線基本重合；隨著液相體積分?jǐn)?shù)增大，超聲波強(qiáng)化作用不斷增強(qiáng)，該曲線與無超聲波作用下的曲線開始分離，且其斜率明顯大于無超聲波作用下的曲線斜率。具體而言，當(dāng)頻率從20 kHz 增加到28 kHz 時(shí)，其曲線斜率增大，相變材料完全熔化時(shí)間(即液相體積分?jǐn)?shù)達(dá)到1.0)從115 min 降低到95 min，熔化時(shí)間降低17.4%；當(dāng)頻率從28 kHz增加到40 kHz時(shí)，其曲線斜率減小，相變材料完全熔化時(shí)間從95 min 增加到120 min，熔化時(shí)間增加26.3%。

顯然，隨著超聲波頻率從20 kHz 增大到40 kHz，超聲波的強(qiáng)化效果先增大再減少；當(dāng)頻率從20 kHz 增大到28 kHz 時(shí)，隨著頻率增大，液相相變材料發(fā)生空化的頻率加大，更多的氣泡將在液相相變材料中產(chǎn)生，從而導(dǎo)致超聲波的強(qiáng)化效果增強(qiáng)；當(dāng)超聲波頻率從28 kHz增加到40 kHz時(shí)，盡管空化作用的頻率增大，但由于超聲波聲壓沿傳播方向的衰減加快[16]，離超聲波換能器安裝位置較遠(yuǎn)的液相相變材料由于聲壓降低到低于液相相變材料的空化閾值(空化閾值是克服液體的靜壓力和黏滯力發(fā)生空化的聲壓臨界值，當(dāng)超聲波聲壓超過該閾值時(shí)，相應(yīng)的液體就會(huì)發(fā)生空化效應(yīng)[17])，液相相變材料發(fā)生空化作用的區(qū)域減少，從而導(dǎo)致超聲波的強(qiáng)化效果下降。

由上述分析可知，受空化作用發(fā)生頻率和聲壓衰減作用的影響，單純增加超聲波頻率并不會(huì)使相變材料的熔化效率持續(xù)增加。需注意的是，相變材料的空化閾值與相變材料的黏滯力有關(guān)，因此，在工程實(shí)際中，應(yīng)根據(jù)相變材料的具體性質(zhì)選擇合適的超聲波頻率，以提高超聲波強(qiáng)化傳熱效果。

2.3 熱水溫度對(duì)超聲波強(qiáng)化性能的影響

為了研究加熱溫度對(duì)超聲波強(qiáng)化相變材料傳熱性能的影響，本文對(duì)熱水溫度分別為55，58 和60 ℃，頻率分別為20，28和40 kHz時(shí)的相變材料完全熔化時(shí)間進(jìn)行比較，結(jié)果如圖5所示。

圖5 完全熔化時(shí)間與熱水溫度的關(guān)系Fig.5 Relationship between complete melting time and water temperature

由圖5可見：未使用超聲波與使用20，28 和40 kHz超聲波時(shí)相變材料熔化時(shí)間-溫度曲線基本平行，說明隨著熱水溫度升高，與未使用超聲波相比，在使用某一頻率的超聲波時(shí)相變材料完全熔化時(shí)間的減少量基本相等。此外，考慮到相變材料完全熔化時(shí)間隨加熱溫度增大而減少，超聲波對(duì)熔化速率的強(qiáng)化效率(即完全熔化時(shí)間減少量與無超聲波作用下完全熔化時(shí)間之比)隨加熱溫度升高而增大；當(dāng)熱水溫度為55 ℃時(shí)，與不加超聲波相比，28 kHz 超聲波頻率下熔化速率的強(qiáng)化效率為42%；隨著熱水溫度提高到58 ℃和60 ℃，該強(qiáng)化效率分別提升至44%和48%。其原因主要是熱水溫度升高會(huì)使得液相相變材料溫度升高和空化閾值降低，從而增強(qiáng)超聲波的空化作用[18]。

顯然，通過提高熱水溫度可提高超聲波傳熱強(qiáng)化效果。然而，值得注意的是，熱水溫度提高同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致水箱與環(huán)境的熱損失增大，因此，在實(shí)際應(yīng)用過程中，應(yīng)根據(jù)熱源和環(huán)境溫度合理選擇加熱溫度，在避免熱損失過大基礎(chǔ)上獲得較高的超聲波強(qiáng)化效果。

3 結(jié)論

1)超聲波可增強(qiáng)自然對(duì)流，顯著加快相變材料的熔化，且隨著加熱時(shí)間推移，液相相變材料的自然對(duì)流隨著液體層厚度增大而加強(qiáng)，因此，其強(qiáng)化作用更加明顯。當(dāng)加熱溫度為60 ℃時(shí)，與無超聲波作用相比，在28 kHz 超聲波作用下，相變材料液相體積分?jǐn)?shù)的強(qiáng)化效率可由10 min 時(shí)的12.7%提升至95 min 時(shí)的40.8%；此外，隨著距離增大，超聲波的作用效果減弱較快，其強(qiáng)化效率從30 mm時(shí)的65.5%降低到90 mm時(shí)的29.0%。

2)受空化作用發(fā)生頻率和聲壓衰減作用的影響，單純增加超聲波頻率并不會(huì)使相變材料的熔化性能持續(xù)增強(qiáng)。當(dāng)超聲波頻率從20 kHz 增大為28 Hz和40 kHz時(shí)，相變材料完全熔化時(shí)間先減少再增大?？紤]到相變材料發(fā)生空化作用的閾值與其受到的黏滯力有關(guān)，在工程實(shí)際中，應(yīng)根據(jù)相變材料的具體性質(zhì)選擇合適的超聲波頻率，以獲得較好的超聲波強(qiáng)化傳熱效果。

3)熱水溫度升高會(huì)使得液相相變材料溫度升高和空化閾值降低，超聲波聲壓將更容易達(dá)到空化閾值，發(fā)生空化效應(yīng)的區(qū)域也會(huì)相應(yīng)增加，從而增強(qiáng)超聲波的強(qiáng)化傳熱作用。當(dāng)熱水溫度為55，58 和60 ℃時(shí)，與無超聲波作用相比，在頻率為28 kHz 的超聲波作用下相變材料完全熔化時(shí)熔化速率的強(qiáng)化效率分別為42%，44%和48%?？紤]到熱水溫度提高同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致水箱與環(huán)境的熱損失增大，在實(shí)際應(yīng)用過程中，應(yīng)根據(jù)熱源和環(huán)境溫度情況合理選擇熱水溫度，在避免熱損失過大基礎(chǔ)上獲得較高的超聲波強(qiáng)化效果。

4)在本文工作基礎(chǔ)上，未來將建立封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)超聲波場、速度場、溫度場等多物理場耦合數(shù)值模型，以進(jìn)一步研究不同參數(shù)(如超聲波功率、相變材料熱物性及封裝結(jié)構(gòu)幾何尺寸)和超聲波換能器的安裝位置、角度等對(duì)超聲波強(qiáng)化性能的影響，從而為超聲波強(qiáng)化傳熱方法在相變蓄熱生活水箱的應(yīng)用和推廣提供依據(jù)。