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摘要
针对相变材料的质量和最大储热能力因翅片占据相变储能装置的部分体积而下降的问题，实现翅片结构优化具有重要意义。本工作在传统纵向翅片的基础上根据分叉形状提出了一种新型翅片来提高管壳式相变储能罐的储热性能，并针对该装置中相变材料带自然对流的熔化过程进行了三维数值模拟研究，分析了翅片数量、传热流体的入口温度和流速对相变材料熔化过程的影响。研究结果表明：与具有同等体积和数量的纵向翅片相比，新型分叉翅片显著加快了管壳式相变储能罐的蓄热过程。与无翅片和纵向翅片相比，新型分叉翅片使相变材料的熔化时间分别缩短了59.9%和23.4%，平均储热速率分别提高了142.1%和31.4%。在不改变翅片体积的前提下，增加翅片的数量可以减少相变材料的熔化时间，提高平均储热速率，但当翅片数量超过6时，对储热性能的进一步改善效果不明显。提高传热流体的入口温度和流速不仅可以缩短相变材料的熔化时间，也可以增加总储热量和平均储热速率。研究结果可为管壳式储能装置的结构优化和太阳能的高效利用提供一定的参考价值。
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