螺旋翅片和环形翅片对相变储能罐传热性能的影响

来源：动力工程学报杂志2025年第9期北京时间：

作者：袁威, 韩瑞元, 杜双庆, 杨先亮,

摘要：为研究螺旋翅片和环形翅片对垂直管壳式相变储能罐换热性能的影响,选取具有更好传热性能的翅片结构,并建立了光管、环形翅片和螺旋翅片的管壳式相变储能罐的物理模型。在考虑自然对流的情况下,对蓄热和放热过程进行了数值模拟,分析了不同储能罐中相变材料的温度场、固液相界面、平均温度、液相质量分数、不同监测点温度随时间的变化规律;探讨了不同储能罐的综合热性能表现,对比分析了影响储能罐蓄、放热速率的主要因素。结果表明:有无翅片对导热系数低的相变材料有重大影响,翅片结构能明显减少换热过程中储能罐内相变材料的熔化和凝固时间;径向伸展的环形翅片限制了自然对流,而螺旋翅片具有连续结构,具有3种结构中最好的换热速率,且随着翅片高度的增加,换热效果增强;蓄热过程中,在垂直方向,储能罐上部温度高,相变材料先熔化,径向靠近内管的相变材料熔化得快;放热过程则相反,垂直方向下部以及径向内侧的相变材料先凝固。

关键词：螺旋翅片,环形翅片,相变材料,蓄、放热速率,数值模拟,