复合翅片结构对相变储热单元换热影响及优化

摘要

为提高潜热储热装置的熔化与储热性能，实现热能高效存储与利用，提出了一种环形与纵向翅片组合的复合翅片结构。通过数值模拟，对比了复合翅片与单一翅片对相变材料（phase change materials,PCM）熔化过程的影响，系统分析了复合翅片中环形翅片位置、体积占比及与纵向翅片间距三类关键参数对熔化行为与传热特性的作用规律。研究结果表明：环形翅片越靠近出口、其体积占比越接近50%，且与纵向翅片在不相连条件下间距越大时，熔化强化效果越显著。采用响应面法进一步优化结构，获得了最优参数组合，距出口长度17.20 mm、体积占比39.21%、翅片间距3.92 mm。在该优化条件下，总熔化时间仅为1 150 s，相比单一纵向翅片和单一环形翅片结构分别缩短约39.9%与34.2%，显著提升了储热装置的熔化效率。

关键词

相变储热 / 复合翅片 / 响应面法 / 翅片参数优化

基金资助

国家重点研发计划项目（2022YFE0117200）; 保定市科技计划项目（2272P008）