潜热储能系统中传热流体对热分层影响的参数分析

《Energy Technology》：Parametric Analysis of Heat Transfer Fluid Effects on Thermal Stratification in a Latent Heat Energy Storage System

热分层显著影响相变材料（PCM）基储热系统性能，尤其在水加热（DHW）应用中。实验表明，提高热传流体（HTF）入口温度至75℃可缩短PCM充电时间达36.84%，同时降低MIX分层指数。流率增加（200-400LPH）和温度升高均强化温度梯度，促进显热蓄热，但分层改善存在阈值。熔化后分层减弱导致充电效率下降，需优化HTF操作参数以平衡分层与效率。

　　

摘要

热分层显著影响热能存储（TES）系统的性能，尤其是在生活热水（DHW）应用中。虽然显热存储中的分层现象已得到充分研究，但在基于相变材料（PCM）的系统中，其优化工作却相对较少。本文探讨了传热流体（HTF）的入口温度和流速对基于PCM的TES储罐中的分层现象及能量性能的影响。实验在流速分别为200、300和400升/小时（LPH），入口温度分别为70和75摄氏度的情况下进行。较高的入口温度使PCM的充放电时间分别减少了31.03%、36.00%和36.84%。通过MIX数值测量，分层现象在流速和温度较高时有所改善，表现为该数值的降低。较高的HTF温度增加了温度梯度，从而增强了显热加热效果，并在PCM熔化过程中提高了平均存储温度。Richardson数值最初有所上升，但随着熔化过程的进行，热梯度的减小，该数值迅速下降。熔化完成后，由于分层现象减弱，充放电效率下降。这些发现强调了控制HTF运行条件以增强分层现象和TES效率的重要性，为基于PCM的TES系统在DHW和可再生能源应用中的先进控制策略及设计提供了支持。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。