Математическая модель теплообмена при фазовом переходе теплоаккумулирующего материала

Abstract

Применение парафинов в качестве аккумуляторов тепла в ограждающих конструкциях зданий затруднено в связи с достаточно высокой температурой их фазового перехода, малым коэффициентом теплопроводности, к тому же традиционные системы утепления с использованием теплоизоляционного материала в энергоактивных конструкциях являются малоэффективными. Для повышения энергоэффективности жилых зданий возникает необходимость разработки новых систем и конструкций ограждения с возможностями использования возобновляемых источников энергии для потребностей зданий и возмещения части тепла, затрачиваемого на отопление здания. Для этого необходимо изучить теплообменные процессы в конструкциях здания. В данной статье приведены результаты изучения процессов фазового перехода теплоаккумулирующего материала в ограждающих конструкциях. Рассмотрены процессы фазового перехода теплоаккумулирующего материала в ограждающих конструкциях с учтем предпосылок и допущений, которые необходимы для упрощения математической модели процесса фазового перехода. Разработана математическая модель теплообмена при фазовом переходе теплоаккумулирующего материала, которая учитывает теплофизические свойства материала, толщину слоя фазового перехода и время ее образования, а также разность температур между температурой исходного состояния и температурой фазового перехода теплоаккумулирующего материала. Установлено, что плотность теплового потока изменяется от большого числа параметров от начального момента времени  до времени процесса перехода в новую фазу   , и определено, что средняя плотность теплового потока в процессе плавления слоя теплоаккумулирующего материала в два раза больше, чем плотность теплового потока в момент времени, при котором граница раздела фаз переместится на расстояние  .