يتضمن نقل الحرارة من التغير في المرحلة الصلبة إلى السائل عمليتين: تصلب المادة (السائل يصبح صلبًا) والذوبان (الصلب يصبح سائلًا) ،يتم تسخين المادة إلى نقطة الذوبان وتمتص كمية كبيرة من الحرارة أثناء عملية الذوبان، ويتم إطلاق الحرارة الكامنة خلال عملية التجمد عندما يتم تبريدها إلى نقطة التجمد.
انتقال المرحلة الصلبة السائلة ونقل الحرارة هي ظواهر شائعة في الطبيعة، مثل تكوين الصخور البركانية وتطور الجليد وتذوب الأرض، الخ.وهي أيضاً عمليات مهمة في مجال تكنولوجيا الهندسةمثل تبريد المواد الغذائية، وتجهيز البوليمر، وتصلب وتبلور الصبغات، وإعداد مواد السبائك الجامدة، وتكرير مواد أشباه الموصلات،تخزين الطاقة الحرارية أو الباردة، إلخ
تحويل الحرارة من الصلب إلى السائل له مزايا كثافة تدفق الحرارة العالية وكفاءة حرارية عالية وضغط منخفض ، والذي له أهمية بحثية مهمة وقيمة تطبيقية.
النماذج الرياضية والمعادلات الحاكمة لنقل الحرارة من مرحلة انتقال الصلب إلى السائل تستند عادة إلى مفهوم الوسط المستمر ،مع افتراض نظافة ووحدة المراحل الصلبة السائلةبما أن الواجهة الصلبة السائلة تتأثر بشكل مباشر بالخصائص الفيزيائية للمادة،يمكن تقسيم نقل حرارة التغير في المرحلة الصلبة السائلة إلى فئتين حسب المواد المختلفة: مشاكل مع درجة حرارة انتقال مرحلة واحدة وواجهة صلبة سائل واضحة (المادة النقية).
مشكلة درجة حرارة انتقال المراحل في نطاق معين مع منطقة التعايش بين مرحلتين (خلط).يمكن تقسيم نقل الحرارة من انتقال المرحلة الصلبة السائلة إلى فئتين وفقًا للكميات المختلفة للتوصيف: نموذج درجة الحرارة (الدرجة الحرارية هي المتغير المعتمد الوحيد ، ويتم تحديد معادلة الطاقة في مناطق المرحلة الصلبة والمرحلة السائلة على التوالي)
نموذج الإنتالبية (الدرجة الحرارية والإنتالبية متغيرات معتمدة ، ويتم استخدام الإنتالبية للتمييز بين المراحل الصلبة والسائلة ، دون تقسيم).خصائص وصعوبات انتقال الحرارة في مرحلة انتقال الصلب السائل تكمن في الواجهة المتحركة الصلب السائل، وتتأثر أيضًا بعوامل مثل التدفق النسبي للسائل ، وتغير الحجم في انتقال المرحلة الصلبة السائلة ، والمقاومة الحرارية الحدودية.
في المرحلة المبكرة ، استخدمت محلول انتقال الحرارة في مرحلة التحول الصلب السائل أساليب تحليلية أساسًا ، بما في ذلك التحليل الدقيق والتحليل التقريبي.فقط عدد قليل مثالي من التحولات الصلبة السائلة في مرحلة نقل الحرارة مع ظروف الحدود البسيطة يمكن حلها بدقة لعدد قليل من نصف اللانهائية أحادي البعد، المناطق الكبيرة بشكل لا نهائي، وذلك استنادًا بشكل رئيسي إلى مشكلة نيومان ومشكلة نيومان العامة.
يتضمن تحليل التقريب أساساً طريقة التكامل، وطريقة شبه الحالة الثابتة، وطريقة الاضطرابات، وطريقة المقاومة الحرارية، وطريقة التقريب المتعاقب، الخ.والذي يحل بشكل رئيسي مشكلة انتقال مرحلة الواجهة أحادية الأبعاد المتوحدة والمشاكل الثنائية الأبعاد القليلةالطرق العددية هي الحلول الرئيسية لمشكلة نقل الحرارة متعددة الأبعاد في مرحلة التحول الصلب السائل تحت ظروف معقدة.
هناك نموذجين رئيسيين للأساليب العددية للتعامل مع انتقال المراحل الصلبة السائلة:النموذج منفصل من مرحلتين (طريقة تتبع الواجهة) والنموذج المختلط من مرحلتين (طريقة الشبكة الثابتة)النموذج المنفصل من مرحلتين يعامل المرحلتين على أنهما منطقتان، والتي يمكن أن تعكس عملية انتقال المرحلة بتفصيل أكبر، ولكن عملية الحساب تحتاج إلى تتبع الواجهة،لذا فإن جهد الحسابات كبير.
النموذج المزدوج من المراحل يعتقد أنه لا توجد واجهة صارمة في عملية انتقال المراحل، والمرحلتان تتعايشان.والحساب بسيط ولكن لا يمكن عرض بدقة خصائص الواجهةبالإضافة إلى ذلك ، تستخدم طرق مونتي كارلو و Boltzmann الشبكة لحساب عملية نقل الحرارة من انتقال المرحلة الصلبة السائلة.
بسبب أوجه القصور في انخفاض الموصلات الحرارية لمواد تغيير المراحل، وخاصة مواد تغيير المراحل العضوية،تحسين نقل الحرارة من تغيير المرحلة الصلبة السائلة هو أيضا مشكلة مهمة يجب حلها.
وهناك نوعان رئيسيان من طرق التقوية: إضافة ذرات صلبة معدنية أو غير معدنية عالية التوصيل الحراري لتحسين التوصيل الحراري لمواد تغيير المراحل.الهياكل المقوية مثل الرغوة المعدنيةويتم استخدام الزعانف المعدنية والجرافيت الموسع لتعزيز نقل الحرارة إلى مواد تغيير المراحل.
