高孔隙率泡沫銅強(qiáng)化相變材料熔化特性

李琪，成澤方，白淼，胡鵬飛

（東北電力大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，吉林 吉林 132012）

目前，相變儲(chǔ)能材料已在很多領(lǐng)域得到應(yīng)用。如太陽(yáng)能供暖系統(tǒng)中將熱泵與相變儲(chǔ)熱箱并聯(lián)，在無(wú)光照時(shí)讓兩者共同供暖；工業(yè)鍋爐的末端增加儲(chǔ)熱箱來(lái)吸收排煙所攜帶的熱損失，不僅可以提高系統(tǒng)效率，還能將這部分熱量?jī)?chǔ)存起來(lái)用于空氣預(yù)熱；將儲(chǔ)熱箱與抽水蓄能站配合用于電力調(diào)峰；在空調(diào)系統(tǒng)中增加儲(chǔ)熱裝置可以將空調(diào)冷凝熱回收用于熱水系統(tǒng)等等。相變潛熱儲(chǔ)能在相變過程中溫度變化較小，并且會(huì)產(chǎn)生較大的能量吸收與釋放，這使其被更多地應(yīng)用在熱管理和儲(chǔ)能環(huán)節(jié)。但是相變材料熱導(dǎo)率較低一直是限制潛熱儲(chǔ)能廣泛應(yīng)用的最大障礙。改善相變儲(chǔ)熱材料熱導(dǎo)率較低的方法主要有：①增大接觸面積；②制備復(fù)合材料；③與高熱導(dǎo)率的物質(zhì)相結(jié)合；④采用微膠囊技術(shù)。

由于多孔泡沫金屬具有比表面積大、熱導(dǎo)率高、強(qiáng)度大、密度較低、流動(dòng)性比較好等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越多的研究人員將其用于提高相變儲(chǔ)熱材料的熱性能研究。Duan和Li結(jié)合實(shí)驗(yàn)與網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)算法對(duì)泡沫金屬填充相變材料的瞬態(tài)熔化換熱過程進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)泡沫金屬孔隙率對(duì)相變材料熔化換熱過程的影響較孔隙密度大。Madruga在研究由熱電發(fā)電機(jī)和儲(chǔ)熱單元組成的轉(zhuǎn)換環(huán)境熱波動(dòng)為電力的裝置時(shí)，將泡沫金屬添加到含有相變材料的儲(chǔ)熱單元中，發(fā)現(xiàn)孔隙率為0.95的泡沫金屬可以將發(fā)電量提高20 倍。Meng 等建立二維模型數(shù)值研究了泡沫金屬孔隙率和孔隙密度對(duì)相變材料換熱性能以及蓄熱量的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)孔隙率在0.92～0.98 范圍內(nèi)，孔隙率降低換熱性能變好，但孔隙率每降低2%儲(chǔ)熱量會(huì)減少22.3kJ。Ghalambaz 等研究了平均孔隙率、孔隙密度、孔隙度分布情況以及箱體傾角對(duì)相變材料熔化速率的影響，發(fā)現(xiàn)平均孔隙率是影響最大的因素，其他因素的影響可忽略不計(jì)。Hu 等運(yùn)用可視化實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法研究了低孔隙率泡沫金屬對(duì)純石蠟熔化速率的影響，發(fā)現(xiàn)67%孔隙率復(fù)合材料熱導(dǎo)率是純石蠟的108倍，復(fù)合材料熔化時(shí)間減少了45%，最大溫差減小了83.3%。Chen等對(duì)相變材料在泡沫金屬結(jié)構(gòu)中的熔化過程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)泡沫鋁可以提高固-液相變材料的相變傳熱速率。Li 等對(duì)石蠟在開孔泡沫結(jié)構(gòu)中的熔化相變換熱過程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與數(shù)值研究，發(fā)現(xiàn)熔化過程中泡沫的復(fù)雜多孔結(jié)構(gòu)可以在一定程度上抑制自然對(duì)流現(xiàn)象，但整體熱量傳遞速率會(huì)有所增強(qiáng)。劉洋等開發(fā)了泡沫銅/石蠟低溫相變儲(chǔ)能裝置，并探究熱源溫度和環(huán)境溫度改變對(duì)吸熱與放熱過程的影響，結(jié)果顯示，泡沫銅的加入能很大程度降低儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)的溫差，明顯改善儲(chǔ)能系統(tǒng)的吸熱、放熱過程。徐祥貴等采用六面通圓孔三維結(jié)構(gòu)模型，模擬仿真了泡沫金屬?gòu)?fù)合相變材料熔化過程，研究了不同材料（Cu、Al、Ni、Fe）泡沫金屬孔隙密度、孔隙率分別對(duì)復(fù)合材料熱量傳遞與熱量存儲(chǔ)的影響。結(jié)果表明：泡沫金屬?gòu)?fù)合相變材料的相變換熱過程同時(shí)存在熱傳導(dǎo)與熱對(duì)流；隨孔密度增加，復(fù)合相變材料完全熔化時(shí)間縮短幅度逐漸減小。Zhao等對(duì)石蠟熔化和凝固過程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，將泡沫金屬材料嵌入相變材料中強(qiáng)化傳熱，可以將純相變材料的傳熱速率最大提高10 倍。Liu 等建立多孔介質(zhì)相變材料熔化模型，研究金屬泡沫在管殼式潛熱儲(chǔ)能裝置中的強(qiáng)化傳熱，用焓孔隙率理論求解固-液相變現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)與純相變材料（PCM）相比，復(fù)合材料傳熱效率可提高7 倍以上。Xu 和Yuan對(duì)石蠟/泡沫鎳復(fù)合相變材料進(jìn)行分析研究，發(fā)現(xiàn)泡沫金屬可增強(qiáng)換熱，顯著加快了熔化的完成。Saedodin 等對(duì)開孔泡沫金屬應(yīng)用于太陽(yáng)能平板集熱器展開實(shí)驗(yàn)和數(shù)值研究，發(fā)現(xiàn)泡沫金屬能將最大熱效率提高18.5%，將Nusselt數(shù)提高82%。杲東彥等通過光學(xué)顯微與紅外熱成像技術(shù)分析觀察了泡沫鋁內(nèi)部石蠟的熔化過程，得到泡沫金屬填充相變材料可以提高相變材料熱導(dǎo)率，改善溫度分布不均現(xiàn)象。

前人通過實(shí)驗(yàn)或數(shù)值研究已得出孔隙率對(duì)相變材料換熱性能的影響最大，并對(duì)不同孔隙復(fù)合材料熱性能以及將泡沫金屬應(yīng)用到儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)儲(chǔ)能效率的影響進(jìn)行了研究，但多數(shù)研究都以低孔隙率為主，孔隙率的降低會(huì)導(dǎo)致蓄熱量減少，且低孔隙率泡沫金屬成本高，難加工。本文以低溫相變材料石蠟為主，將高孔隙率（0.98）的泡沫銅與純石蠟通過恒溫浸漬法制備成復(fù)合材料，通過數(shù)值模擬以及可視化實(shí)驗(yàn)對(duì)純石蠟和復(fù)合材料的熔化相變過程進(jìn)行分析，以探究高孔隙率泡沫銅對(duì)石蠟吸熱熔化儲(chǔ)能的影響。

1 模型的建立

1.1 物理模型

如圖1 所示，一個(gè)長(zhǎng)為60mm、高為20mm 的二維蓄熱系統(tǒng)內(nèi)部填充泡沫銅/石蠟復(fù)合相變材料，左壁面進(jìn)行恒熱源加熱，熱通量為1200W/m，其余壁面為絕熱。為使運(yùn)算加快，將區(qū)域左壁面加熱面的初始溫度設(shè)為323K，實(shí)驗(yàn)時(shí)將加熱板由室溫加熱到323K，然后再將加熱板與復(fù)合材料加熱面接觸，其余壁面用保溫棉包裹做絕熱處理。所用石蠟為國(guó)藥切片石蠟，熔點(diǎn)為326K，選用平均孔隙率為0.98、孔密度為30PPI（PPI為單位英寸長(zhǎng)度上的平均孔數(shù)）的泡沫銅。復(fù)合材料是將石蠟與泡沫銅通過熔融恒溫浸漬法制備而成。

圖1 物理模型簡(jiǎn)圖

復(fù)合材料制備流程圖如圖2(a)所示：①采用電火花線切割加工的方式對(duì)整塊泡沫金屬進(jìn)行切割，得到所需尺寸的長(zhǎng)方體狀泡沫金屬，并取適量切片石蠟置于燒杯中；②接通電源，將恒溫水箱溫度加熱到高于石蠟熔化溫度且恒定不變，然后將放有石蠟的燒杯放入恒溫水箱里加熱熔化，待純石蠟完全熔化；③將泡沫金屬慢慢放入液態(tài)石蠟內(nèi)繼續(xù)加熱一段時(shí)間讓石蠟與泡沫金屬充分接觸；④將燒杯取出置于室溫下自然冷卻；⑤對(duì)燒杯外壁進(jìn)行短暫稍微加熱，便于將復(fù)合材料從燒杯中取出；⑥取出復(fù)合材料并將復(fù)合材料周圍石蠟進(jìn)行切割打磨，得到與原泡沫銅尺寸一致的復(fù)合材料。圖2(b)為實(shí)驗(yàn)過程圖。其中純石蠟在復(fù)合材料中的分布情況是由泡沫金屬的孔隙特點(diǎn)決定的，包括孔隙結(jié)構(gòu)、孔隙率、孔隙密度等。而泡沫金屬的孔隙結(jié)構(gòu)及分布等由于受制作工藝限制不可能絕對(duì)均勻。本文所研究的為高孔隙率泡沫銅對(duì)石蠟熔化特性的影響，相同條件下，泡沫金屬的平均孔隙率越高，復(fù)合材料中純石蠟的填充度也就越高，純石蠟在復(fù)合材料中的分布也就相對(duì)較低，孔隙率情況更均勻。

圖2 復(fù)合材料制備過程

1.2 數(shù)學(xué)模型

數(shù)學(xué)模型假設(shè)如下。

（1）液相石蠟的流動(dòng)假設(shè)為不可壓縮流體在方腔內(nèi)層流流動(dòng)。

（2）相變材料和泡沫銅的熱物性是恒定的和各向同性的，相變材料比熱容、熱導(dǎo)率、密度為恒定值。

（3）忽略裝置壁面熱損失。

（4）忽略黏性耗散，液相中的浮升力采用Boussinesq假設(shè)。密度滿足式(1)。

式中，為密度，kg/m3；為參考密度，kg/m3；為熱膨脹系數(shù)，1/K；為某時(shí)刻溫度，K；為熔點(diǎn)溫度，K。

基于以上假設(shè)，控制方程可表示為式(2)～式(13)。

連續(xù)性方程

式中，S和S分別為和方向的動(dòng)量源項(xiàng)；為石蠟熔化后液相分?jǐn)?shù)；為固液共存糊狀區(qū)的模糊常數(shù)，取值10；為小于10的常數(shù)；、為泡沫銅區(qū)域滲透率和慣性阻力系數(shù)；為相變完成時(shí)的溫度；為相變開始時(shí)的溫度；為流體溫度；為參考溫度。

相變材料能量方程

式中，下角標(biāo)f、s分別表示相變材料和泡沫金屬；表示某任意時(shí)間點(diǎn)的比焓，J/kg；c表示定壓比熱容，J/(kg·K)；Δ表示潛熱的比焓，J/kg；表示顯熱的比焓，J/kg；表示參考比焓，J/kg；表示熱導(dǎo)率，W/(m·K)；表示相變潛熱，J/kg。

1.3 材料物性

相變材料與泡沫金屬的物性參數(shù)見表1。

表1 相變材料與泡沫金屬的物性參數(shù)

1.4 初始和邊界條件

本文采用的模型尺寸為長(zhǎng)60mm、高20mm。左壁面初始溫度設(shè)為323K，容器內(nèi)分別填充純石蠟和泡沫銅/石蠟復(fù)合材料，左側(cè)壁面保持恒溫?zé)嵩醇訜?，熱通量始終保持1200W/m，其余壁面均為絕熱邊界。

1.5 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證

采用ICEM 畫出物理模型并進(jìn)行網(wǎng)格劃分，然后采用有限體積法進(jìn)行工況模擬，壓力速度耦合采用的是SIMPLE 算法，動(dòng)量與能量方程均采用二階迎風(fēng)格式離散，壓力采用PRESTO校正，松弛因子均采用默認(rèn)值，除能量方程的殘差標(biāo)準(zhǔn)設(shè)為10，其他均設(shè)為10。使用三種不同網(wǎng)格的模擬結(jié)果（粗網(wǎng)格有5182 個(gè)單元，中網(wǎng)格有11480 個(gè)單元，細(xì)網(wǎng)格有19257 個(gè)單元），三種不同單元網(wǎng)格的模擬結(jié)果如圖3所示，網(wǎng)格一與網(wǎng)格三之間的誤差均≤3.39%，而網(wǎng)格二對(duì)網(wǎng)格三的誤差均≤1.83%，故為了縮短運(yùn)行時(shí)間并保證計(jì)算結(jié)果的正確性采用了11480個(gè)單元的網(wǎng)格，多次對(duì)比運(yùn)算之后，選擇設(shè)置時(shí)間步長(zhǎng)為0.5s。

圖3 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證

2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

將純石蠟與0.98孔隙率泡沫銅經(jīng)過熔融恒溫浸漬法制備成復(fù)合材料，在對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行左側(cè)加熱熔化實(shí)驗(yàn)過程中，每間隔一段時(shí)間用相機(jī)進(jìn)行拍攝觀察其熔化情況。圖4、圖5 分別為復(fù)合材料加熱熔化可視化實(shí)驗(yàn)中加熱熔化500s、3000s 時(shí)的熔化情況和數(shù)值模擬相同加熱條件熔化500s、3000s 時(shí)的熔化液相圖。圖4(a)和(b)分別為接觸加熱板500s、3000s 時(shí)復(fù)合材料的熔化情況?？梢钥闯?，剛開始熔化時(shí)固態(tài)石蠟與液態(tài)石蠟的交界處可以近似垂直于水平面，但隨著熔化時(shí)間的增加，3000s時(shí)相變界面已經(jīng)發(fā)生傾斜，這是因?yàn)槿刍跏茧A段液態(tài)石蠟較少，在換熱過程中自然對(duì)流的作用較小，但隨著加熱時(shí)間的增加，液態(tài)石蠟也逐漸增多，自然對(duì)流及重力的影響逐漸增加，從而導(dǎo)致相變復(fù)合材料上部熔化快于下部，使得相變界面的傾斜程度逐漸增加。因?yàn)閷?shí)際情況下存在熱量散失和接觸間隙都會(huì)對(duì)復(fù)合材料熔化的速率產(chǎn)生影響，所以相同加熱條件，經(jīng)過相同時(shí)間后，實(shí)驗(yàn)結(jié)果（圖4）與模擬結(jié)果（圖5）相比，模擬的熔化速率更快，但是熔化趨勢(shì)和程度基本相同。同時(shí)，采用文獻(xiàn)[31]中的物理模型及設(shè)置方法對(duì)本文所建立的模型進(jìn)行驗(yàn)證，得到了泡沫銅/石蠟復(fù)合相變?nèi)刍^程中液相率隨時(shí)間的變化規(guī)律，對(duì)比如圖6所示，都驗(yàn)證了模擬結(jié)果的可靠性。

圖4 復(fù)合材料熔化實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖5 復(fù)合材料熔化模擬結(jié)果

圖6 復(fù)合材料液相率隨時(shí)間變化

3 模擬結(jié)果與分析

3.1 純石蠟與復(fù)合材料的熔化速率

圖7(a)～(f)所示為純石蠟左側(cè)恒溫?zé)嵩醇訜釥顟B(tài)下不同時(shí)間的液相分?jǐn)?shù)云圖，其中紅色部分表示液相區(qū)，藍(lán)色部分表示固相區(qū)，其他顏色則表示糊狀區(qū)?？梢钥闯?，從500s 開始純石蠟的熔化界面就已經(jīng)發(fā)生了不小的傾斜，該現(xiàn)象表明由于重力作用和自然對(duì)流對(duì)石蠟的熔化產(chǎn)生了影響，使左上角石蠟熔化速率最快，右下角石蠟熔化速率最慢。在相變前200s，相變界面近似垂直于加熱壁，因?yàn)槌跏茧A段為固態(tài)石蠟，以導(dǎo)熱為主；隨著熔化的進(jìn)行，液態(tài)石蠟逐漸增加，自然對(duì)流開始起作用，再加上重力作用，相變界面開始發(fā)生傾斜；隨著熔化的進(jìn)一步進(jìn)行，相變界面在加熱面的垂直方向上的區(qū)別越來(lái)越明顯，在相變后期（7000s 開始），由于對(duì)流與重力的影響，相變界面幾乎與水平面平行，純石蠟在8000s時(shí)即將完全熔化。

圖7(g)～(l)所示為0.98 高孔隙率的泡沫銅與純石蠟通過熔融恒溫浸漬法制備的復(fù)合材料在相同加熱條件下的熔化液相體積分?jǐn)?shù)云圖。與純石蠟相比，復(fù)合材料熔化前500s 因?yàn)榕菽~金屬骨架的存在使導(dǎo)熱作用更明顯，相變界面幾乎與加熱壁面完全平行，但同樣隨著熔化時(shí)間的增加，液態(tài)石蠟比重逐漸增加，使自然對(duì)流逐漸開始產(chǎn)生影響，上部石蠟的熔化逐漸快于下部石蠟，相變界面發(fā)生傾斜，而且該趨勢(shì)會(huì)隨著熔化的進(jìn)行更加明顯。但是從圖7 中還可以發(fā)現(xiàn)，添加泡沫銅的復(fù)合材料在7000s 時(shí)已將近完全熔化，且熔化過程相變界面相對(duì)于純石蠟已經(jīng)平緩了很多，而且糊狀區(qū)更加寬。這是因?yàn)榕菽饘俟羌芰己玫膶?dǎo)熱性使熱量更好地傳遞到內(nèi)部，使泡沫銅金屬骨架附近的石蠟更快熔化。

圖7 純石蠟和復(fù)合材料熔化過程液相體積分?jǐn)?shù)圖

圖8是純石蠟與復(fù)合相變材料加熱熔化過程液相率隨時(shí)間的變化。由圖8 并結(jié)合圖7 可以看出，相同加熱條件下，加熱熔化到2000s附近時(shí)，復(fù)合材料與純石蠟的液相率變化出現(xiàn)了交點(diǎn)，可以說明在2000s附近會(huì)存在復(fù)合材料與純石蠟的熔化達(dá)到相同程度即液相率相同的臨界值；在此之前純石蠟熔化速率快于泡沫銅/石蠟復(fù)合材料，在此之后復(fù)合材料熔化速率則高于純石蠟。這是因?yàn)槿刍跗谂菽~的存在使復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能更好，使熱量更快更好地往石蠟內(nèi)部傳遞，但是純石蠟熱導(dǎo)率低，更多的熱量聚集在加熱面附近，使純石蠟更快達(dá)到熔點(diǎn)開始熔化，但熔化中后期，由于泡沫銅提高了純石蠟的熱導(dǎo)率，使復(fù)合材料內(nèi)部更快獲得熔化所需熱量，進(jìn)而使復(fù)合材料中后期熔化速率快于純石蠟。由圖8 還可以得到，5000s 之前高孔隙率復(fù)合材料與純石蠟的熔化速率相差不大，5000s 之后液相速率出現(xiàn)較明顯差距，且差距逐漸增大。圖9進(jìn)一步給出了純石蠟與復(fù)合相變材料完全熔化所需時(shí)間，整體而言，泡沫銅的加入使相變材料熔化所需時(shí)間更短，0.98孔隙率泡沫銅的加入使純石蠟完全熔化的時(shí)間縮短了約12.5%。

圖8 相變材料熔化的液相體積分?jǐn)?shù)變化

圖9 相變材料完全熔化時(shí)間對(duì)比圖

3.2 純石蠟與復(fù)合材料的傳熱速率

圖10(a)～(d)為純石蠟在左側(cè)恒溫?zé)嵩醇訜岵煌瑫r(shí)長(zhǎng)（1000s、3000s、5000s、7000s）下的溫度分布云圖。從純石蠟加熱熔化的溫度分布云圖可看出，純石蠟最陡峭溫度梯度存在上下兩個(gè)部位，主要是由冷熱流體自然對(duì)流導(dǎo)致的，熱流體聚集在相變界面的上部，冷流體流到相變界面的下部。還可以發(fā)現(xiàn)溫度下降是發(fā)生在熔融區(qū)域的，主要是因?yàn)榧訜崦娅@得的熱量主要被相變?nèi)刍铡D10(e)～(h)則是泡沫銅/石蠟復(fù)合相變材料熔化過程的溫度分布云圖，可以看出同樣存在兩個(gè)溫度梯度較大的部位，但是比純石蠟的溫度梯度平緩得多，而且復(fù)合材料的糊狀區(qū)變換更快，說明填充泡沫銅會(huì)明顯提高熱量在相變材料中的傳遞，而純石蠟等溫區(qū)傾斜比較嚴(yán)重，存在明顯的熱分層現(xiàn)象。

圖10 純石蠟和復(fù)合材料熔化過程溫度分布

圖11 為純石蠟與泡沫銅/石蠟復(fù)合材料熔化過程最大溫差變化。由圖11可以看出，8000s左右純石蠟的最大溫差達(dá)到了32.5K，而復(fù)合材料的最大溫差只有5K，且復(fù)合材料的溫度分布更加均勻，熔化過程溫差變化不大，說明泡沫銅的存在能更好更均勻地將熱量傳遞到石蠟內(nèi)部。

圖11 相變材料熔化過程最大溫差變化

圖12 為數(shù)值模擬得到的純石蠟與泡沫銅/石蠟復(fù)合相變材料熔化過程中軸線上的溫度變化。由圖12 可以看出，純石蠟與復(fù)合材料都存在一個(gè)溫度下降較快的區(qū)域，然后溫度變化趨于平緩，這是因?yàn)榕c加熱面接觸的部分先發(fā)生相變?nèi)刍?，大部分熱量被液相石蠟吸收。但純石蠟與復(fù)合材料相比，純石蠟熱導(dǎo)率較低，只有極少一部分熱量能傳遞到石蠟內(nèi)部，而復(fù)合材料因?yàn)橛信菽~金屬骨架的作用，熱導(dǎo)率高，熱量可以迅速傳遞到石蠟內(nèi)部，復(fù)合材料前端溫度上升緩慢且低于純石蠟，所以在圖12 中顯示純石蠟前端溫度變化曲線斜率幾近垂直，而復(fù)合材料前端溫度變化曲線斜率較小。而且由圖12(b)還可以看出，3000s時(shí)純石蠟的溫度變化由加熱面到末端位置變化較復(fù)雜，起伏大，且純石蠟前端、中部、末端溫度變化有明顯的階段，而復(fù)合材料溫度變化只發(fā)生在前半部分，這是因?yàn)閺?fù)合材料的熱量被更快地吸收用于熔化，充分說明了泡沫銅對(duì)相變材料熱量的傳遞速率以及相變材料的熔化均勻程度有很大改善。

圖12 不同時(shí)刻水平中心線上的溫度分布

4 結(jié)論

本文以0.98高孔隙率的泡沫銅與純石蠟為原材料，通過熔融恒溫浸漬法制備成泡沫銅/石蠟復(fù)合相變材料，并將其與純石蠟的加熱熔化過程進(jìn)行可視化實(shí)驗(yàn)與數(shù)值研究，對(duì)比分析填充泡沫銅對(duì)石蠟熔化過程的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值結(jié)果一致，表明數(shù)值結(jié)果的正確性。所得結(jié)論如下。

（1）泡沫銅的基本骨架是金屬銅，金屬泡沫結(jié)構(gòu)對(duì)傳熱的影響顯著，可以有效改善純石蠟的熱導(dǎo)性能，純石蠟完全熔化需要8000s 以上，而添加0.98 孔隙率泡沫銅后完全熔化僅需要7000s 左右，熔化時(shí)間縮減約12.5%。

（2）石蠟的熔化過程會(huì)受到重力作用以及自然對(duì)流的影響，使其在同一豎直方向的上部溫度明顯高于下部溫度，溫度分布不均，上下溫度形成較大梯度，出現(xiàn)明顯的熱分層現(xiàn)象，上下熔化速率差別大，相變界面傾斜嚴(yán)重。

（3）純石蠟的換熱方式主要以對(duì)流換熱為主，泡沫銅的加入可以抑制自然對(duì)流，但會(huì)進(jìn)一步加快整體換熱速率，加快相變材料的熔化蓄熱過程，改善相變材料熔化時(shí)溫度分布不均現(xiàn)象，加熱條件為1200W/m時(shí)，0.98 孔隙率泡沫銅的添加使復(fù)合材料的最大溫差比純石蠟的減小了27.5K。

（4）熔化過程中會(huì)出現(xiàn)臨界液相率值及其所對(duì)應(yīng)的臨界時(shí)間，此時(shí)復(fù)合材料液相占比與純石蠟液相占比相同，而小于此臨界值時(shí)純石蠟熔化速率將快于復(fù)合材料，之后復(fù)合材料熔化速率則快于純石蠟。