Page 103 - 《精细化工》2022年第1期

第 1 期 周建辉，等: 换流阀冷却用相变乳状液的制备及其性能 ·93·

由图 11 可知，两个实验的入口温度约为 44℃，
图 11 中最上和最下两条线表示采用 PCD 作为冷却
介质时，管壁及流体温度分布情况，中间一条线表
示采用水作为冷却介质时水温变化。首先，PCD 的
出口温度低于采用水作为冷却介质时的出口温度 2
℃左右，这表明 PCD 具有更强的吸热及储热能力，
在冷却过程中，温升变化小同时可以降低被冷却物
体的温度。此外，由于管壁均匀热流密度加热，冷
却介质流体和壁面的温度均沿着管长方向（与流动
方向一致）增加，壁面温度总是高于冷却介质温度。
同时，由于 PCD 对温度升高的抑制效果，大部分熔
化发生在第 3 管段（10.6~16.0 m）。最后，将 PCD
和水的温度进行比较，PCD 温度较低，表明第 1 管
段（0~5.3 m）出口处 PCD 已熔化，并且沿着管路流
动方向 PCD 继续发生熔化。
图 12 是根据所测量参数计算出各段钢管内冷
却介质（PCD 和去离子水）的表观比热。

图 10 带电压测试前后 PCD 粒径分布
Fig. 10 Particle size distribution of PCD before and after
high voltage test

2.2.3 对流换热能力分析
按照前面两种工况参数（1.3.6 节）开展 PCD
和去离子水的直管对流换热实验。图 11 是冷却介质
和管壁的温度随直管长度的变化曲线。

图 12 PCD 与水的表观比热
Fig. 12 Apparent specific heat of PCD and water

由图 12 可知，在两个实验工况中，第 3 管段内
PCD 的表观比热容最高（相对于水），这表明这段
管路中 PCD 的熔化程度最高，即大部分 PCD 在此
段钢管内熔化吸热，有效降低了冷却介质及管壁的
温升。在第 3 管段的实验工况 1 下，PCD 的表观比
热容（C p ）约为 8200 J/(kg·K)，而在工况 2 中 PCD
的热 C p 约为 7900 J/(kg·K)。这是因为工况 1 使用了
较高的热量输入和质量流量。第 3 管段 PCD 的表观
比热容相对于水增加了近 90%。另外，第 2 管段（5.3~
10.6 m）的实验结果表明，工况 1 PCD 的表观比热
容高于工况 2 PCD 的表观比热容，两者储存的热量
均比水储存的多。而对于第 1 管段，工况 2 的表观
比热容比工况 1 更高，表明 PCD 的熔化更多发生在
工况 2 中的这一区域，两个实验这一管段储存的热

量均高于水储存的热量；第 1 管段表观比热容由于
图 11 管壁及冷却介质温度沿管路变化 流动换热入口段效应导致略大于第 2 管段。此外，
Fig. 11 Temperature of the pipe wall and cooling medium
changing along the pipeline 还计算了两种实验工况下 PCD 和水在整个管长中