热虹吸优化相变-热电系统传热性能研究

来源：计量学报杂志2025年第4期北京时间：

作者：孙浩焱, 王琴, 王元元, 刘安邦, 俞晓晓, 吴子华

摘要：为克服相变材料（PCM）传热性能较差的缺点，通过传热强化技术来提升热能利用效率。利用热虹吸管（TS）内部工作介质的相变过程实现高于金属的导热性能。将热虹吸管引入PCM-TEG耦合系统来提高热能利用率。实验对比研究了热虹吸管的传热段比例（4∶2∶4和3∶3∶3两种情况）与冷却条件（自然冷却模式与水冷模式）对PCM-TS-TEG耦合系统发电性能的影响。研究结果表明：在自然冷却模式下，当热管传热段比例为4∶2∶4时，热管两端的轴向温差为20.91 ℃，相较于3∶3∶3的工况减小了7.45 ℃，表现出更好的传热性能。并且在此传热段比例条件下PCM-TS-TEG耦合系统在PCM相变期间输出电能更佳，累计输出86.44 J。在实验结果的基础上，进一步研究了水冷模式对系统发电性能的影响，发现当水冷流速为16 r/min时，系统的发电量最高，输出电能为410.28 J。

关键词：热学计量,传热性能,热虹吸管,相变材料,热电器件,热电转换,热能存储

基金资助：国家自然科学基金(52176081)