肋纹仿生相变胶囊

高肋数增强传热

仿生肋纹设计在仅增加21.4–57.6%泵功的前提下将总传热率提升22.8–81.3%，突破光滑胶囊传热瓶颈。

Elfeky, K. E. · Mohammed, Mohammed Abdulhussein · Mohammed, Abubakar Gambo · 王佳琪 · 葛坤

Energy Conversion and Management 2026

参数信息

总传热率

16.51 W

总传热率提升幅度

81.3 %

总熔化时间缩短

20.1 %

熔化初期液相分数增加

33.8 %

平均PCM温度提升

4.6 K

泵功增加幅度

57.6 %

传热率（6肋构型）

11.18 W

技术优势

传热提升远超泵功代价

肋片使总传热率最高提升81.3%，而同期泵功仅增加21.4–57.6%，强化收益始终大于流动代价，肋数越多优势越明显。

填充结构兼容性高

仿生肋纹直接加在传统球形外壳上，不改变胶囊几何通用性，可无缝替换现有光滑胶囊或随机堆积床，无需改动系统布局。

加速熔化与温升

30肋构型将总熔化时间缩短20.1%，熔化初期液相分数最高增加33.8%，t=1200 s时平均PCM温度比光滑胶囊高出4.6 K。

应用场景

• 中温储热系统：以更快熔化/凝固速率替代现有光滑储热胶囊，提升储热系统功率密度。
• 相变储能填料床：直接替换填料床中光滑胶囊或随机堆积结构，在不改造管路的前提下强化传热。
• 热能管理组件：作为被动式热管理组件，依靠表面肋纹增强对流换热而不需要额外动力或控制。