PCM 模拟案例......

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相变材料的能量存储基于材料在固 - 液两相之间可逆相变时吸收或释放的热量，也称为潜热存储系统。

相变材料是一种储热材料，在特定的关键温度下会发生相变，典型的相变温度范围从 -15°C 到 190°C 不等，市面上有多种相变温度范围的相变材料可供选择。

公式中第一项表示潜热，第二项表示熔点以下的显热，第三项表示熔点以上的显热 其中：

• = 吸收的热量（kJ）
• = 相变材料质量（kg）
• = 熔化分数
• = 熔化热（潜热）（kJ/kg）
• = 初始温度（K）
• = 最终温度（K）
• = 比热容（kJ/kgK）
  

需注意，相变材料本身导热率较差，所以经常会将它们填充到金属散热器中。

案例介绍

如下图所示，底部为一个加热源，Heat sink 与加热源相贴，Heat sink 的 fin 之间填充 PCM。

分析在加热过程中温度变化情况。

关键设置

PCM 材料

结果

导出各监控点的时间温度值，绘制结果如下

可以看到：

• 在接近 80C 时，PCM 温度上升变缓，说明 PCM 开始融化吸热；
• 到 90C 左右各温度点继续线性上升，PCM 完全融化。
  

[size=1.55em]PCM 材料信息

PCM 模拟中的一个重要输入信息是PCM的热参数。可以利用 Differential Scanning Calorimetry （差示扫描量热法，DSC）测量数据，提取相变材料的属性数据。

对于理想的PCM，储热过程发生在三个不同的热事件中。当固态PCM被加热时，其温度从系统起始温度均匀升高，直到达到相变点。在此期间，热量以显热形式储存。进一步加热材料会导致固液相变，热量以潜热形式储存，在此期间温度保持不变。相变完成后，PCM变为液相，进一步加热材料会导致温度升高，热量再次以显热形式储存，储存速率与PCM的比热成正比。

• A、D 点：分别代表相变起始点和结束点，对应温度是材料开始和结束相变的温度。事实上，A，D 点通常是由测试人员手动确定的。
• C 点：曲线最低点对应的温度值为C，是热流变化的极值点，此处对应的值功率值。
• F段：曲线下降段，代表材料在吸收热量进行相变，热流值降低。
• 面积 H 代表相变过程中吸收的总热量，也就是阴影区域的面积，可以通过对该区域积分计算得到。
  

但是根据使用者的测试经验，这个测试一致性不是很好，受影响的因素很多，所以测试结果提供一个大概的参考，可以根据具体应用的仿真结果，再做些参数调整。