垂直管壳潜热储能单元

抑制自然对流负效应

该单元通过临界环隙厚度设计判断自然对流是否发生，避免了自然对流导致的高温相变材料下移和换热恶化，从而缩短充能时间。

Wang, Leli · 王良璧 · Wang, Ye

Applied Thermal Engineering 2024

具体参数

临界垂直环隙厚度

{'zh': '1.04', 'en': '1.04'} mm

融化时间增加（w_in=0.013 m/s）

{'zh': '39', 'en': '39'} %

融化时间增加（w_in=0.13 m/s）

{'zh': '42', 'en': '42'} %

融化时间增加（w_in=0.28 m/s）

{'zh': '46', 'en': '46'} %

融化时间增加（θ_f,in=5 K）

{'zh': '46', 'en': '46'} %

融化时间增加（θ_f,in=10 K）

{'zh': '51', 'en': '51'} %

融化时间增加（θ_f,in=20 K）

{'zh': '60', 'en': '60'} %

技术优势

能判断自然对流是否发生

提出临界垂直环隙厚度作为判据，当环隙厚度小于该值时自然对流不会发生，从而指导设计避免其负面影响。

自然对流的负效应可量化

量化了自然对流在不同工况下对充能时间的增加程度，发现高温相变材料被带到管下游是主要原因。

应用场景

• 潜热储能系统：避免自然对流导致充能时间延长，提升储热系统快速充放能力。
• 热能管理：为管壳式换热器提供临界环隙设计准则，防止局部换热恶化。
• 可再生能源存储：优化垂直储热单元，减少自然对流损耗，提高可再生能源存储效率。