纳米颗粒强化传热的多级潜热储热器性能评价

摘要：

利用潜热储热(latent heat thermal energy storage,LHTES)系统能够缓解能源供需不匹配的问题.本文设计一种垂直管壳式LHTES储热单元,多级填充熔点为35℃、42℃和50℃的相变材料(phase change material,PCM),Al2O3纳米颗粒分别添加至PCM和换热流体中强化传热.对比多级与单级LHTES储热单元的储热及储?性能;提出考虑复合PCM体积和储热时间的储热储?密度评价标准,分析不同纳米颗粒体积分数(1％、3％、5％、7％、9％、11％)对多级储热单元性能的影响.结果表明:相同工况下,相较于单级填充熔点50℃复合PCM的储热单元,多级复合PCM的使用可将储热时间缩短29.81％,且多级储热单元同时表现出较高的储热量和储?量;纳米颗粒体积分数从1％增加至11％时,多级储热单元的储热速率提高21.31％,储热密度增大15.61％,而储?密度在体积分数为7％时达到最大值3086J/(m3·s)后逐渐降低.综合考虑复合PCM体积、储热时间以及总储热和储?量,填充纳米颗粒体积分数为7％的多级储热单元性能最优,相较于纳米颗粒体积分数为1％时,储热和储?密度分别提升11.57％和12.96％.本文可为多级LHTES系统的应用与优化提供理论参考.

关键词：潜热储热、相变材料、纳米材料、传热、数值模拟

所属期刊栏目：42

分类号：TK512+.4(特殊热能及其机械)

资助基金：上海市自然科学基金面上项目20ZR1438700

在线出版日期：2023-06-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：2332-2342