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相變蓄能傳熱問題研究最新進展

作者:陳講運清潔能源

摘要: 面對全球能源結構調整,須兼顧能源多元化開發和能源高效化存儲,而蓄能技術對能源的可持續發展起非常重要的作用。相變蓄能技術具有蓄熱密度高、蓄/釋熱溫度穩定、易控制等優勢,具有廣闊的應用前景。本文介紹了相變蓄能技術的發展背景,工作原理及技術特點,并對相變蓄能傳熱研究現狀及曆程進行了概述,着重梳理了相變蓄能技術中傳熱問題研究方法、相變蓄能單元傳熱特性以及相變蓄能單元強化傳熱三個方面的研究進展;最後對相變蓄能技術特點和主要進展進行總結。

相變蓄能傳熱問題研究最新進展

結論和展望

綜上所述,相變蓄熱技術能實作餘熱、廢熱等能量儲存和再釋放,能解決能源供需時間不協調及能源地域分布不平衡的沖突,有效提高了能源利用效率,因而相變蓄能技術具有廣闊的應用前景。在相變傳熱問題的研究中,數值法和實驗法是應用最廣泛的研究方法,自然對流對相變傳熱過程尤其是熔化過程影響較大,不可忽略。管殼式是最為常見的相變蓄能單元結構 [53],其具有結構簡單、制造友善以及傳熱損失少等優勢。由于自然對流強化作用,相比于豎直單元,水準單元能表現出更好的傳熱性能。在相變蓄能單元的強化傳熱方面,目前主要采用添加高導熱微納材料、梯形相變材料、微膠囊封裝、翅片強化、熱管輔助等傳統增強方式。

相變蓄能技術需在實際應用中考慮封裝及結構複雜度,盡管封裝後的相變蓄能系統具有較低的PCM體積比,但是良好的封裝系統能夠包容相變的幾何多功能性,進而可以內建到任何現有系統中而沒有重大技術限制,同時還能維持更大的等溫階段時長。但是,PCM之間的傳熱增強是未來封裝系統中需着重關注的重點,因為如果想實作一個合理的系統熱輸出,PCM的導熱系數可能是一個主要問題。

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