全球能源轉(zhuǎn)型的背景下，“碳達(dá)峰，碳中和”的大目標(biāo)下，可再生能源開發(fā)利用成為u必然趨勢。面向可再生能源供給側(cè)與需求側(cè)時(shí)間尺度不匹配的問題，設(shè)計(jì)并優(yōu)化了一款基于高導(dǎo)熱復(fù)合材料的相變換熱裝置。裝置由水、石蠟、鋁翅片三部分組成，項(xiàng)目主要針對翅片的尺寸、間距、拓?fù)浞植嫉纫剡M(jìn)行優(yōu)化，最終設(shè)計(jì)一款儲能密度大、換熱速度快，出口水溫穩(wěn)定的高性能相變換熱裝置。

開發(fā)一款基于高導(dǎo)熱復(fù)合相變材料的儲能密度大、換熱速度快、出口水溫穩(wěn)定的相變換熱裝置，主要目標(biāo)包含以下幾個(gè)方面：

(1）針對換熱器內(nèi)的水-石蠟相變換熱單元，建立一套基于焓-孔隙率法的數(shù)值計(jì)算模型以模擬不同翅片結(jié)構(gòu)下的石蠟相變過程。

(2) 分別針對石蠟熔化與凝固階段展開數(shù)值計(jì)算，分析各自過程中的熱質(zhì)傳遞機(jī)理，并比較其異同。

(3) 基于熱質(zhì)傳遞過程的認(rèn)識，對翅片的長度、間距、分布方式、換熱系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，比較不同條件下的系統(tǒng)性能差異。結(jié)合實(shí)際需求確定設(shè)計(jì)方案。

(4) 基于優(yōu)化方案完成樣機(jī)建模與制作，搭建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)對裝置性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試驗(yàn)證，分析比較仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的差異及其原因。

通過仿真優(yōu)化與實(shí)驗(yàn)測試相結(jié)合的方式，獲得了一款儲能密度大、換熱速度快、出口溫度穩(wěn)定的相變換熱裝置：

(1)                  單臺裝置石蠟裝填量大于90%，對應(yīng)儲能密度大于120kJ/kg

(2)                  石蠟熔化階段總時(shí)間控制在300s以內(nèi)

(3)                  石蠟熔化階段出口水溫的波動(dòng)范圍控制在±1.5℃內(nèi)

(4)                  石蠟?zāi)屉A段總時(shí)間控制在600s以內(nèi)