相变储热换热器文献综述
相变储热技术研究进展
相变储热技术研究进展一、本文概述随着全球能源需求的日益增长和环保意识的逐渐加强，高效、环保的能源存储技术成为了研究热点。
相变储热技术作为一种重要的热能存储方式，因其能在特定温度下进行热能的吸收和释放，从而实现对热能的有效管理和利用，受到了广泛关注。
本文旨在全面综述相变储热技术的研究进展，包括其基本原理、材料研究进展、应用领域以及未来的发展趋势。
通过对现有文献的梳理和分析，本文旨在为相关领域的研究者提供有价值的参考，推动相变储热技术的进一步发展和应用。
二、相变储热材料的研究进展相变储热技术作为一种高效、环保的储热方式，近年来受到了广泛关注。
其核心在于相变储热材料（Phase Change Materials, PCMs），这些材料能够在特定的温度下吸收或释放大量的热能，从而实现对热能的储存和利用。
近年来，相变储热材料的研究取得了显著的进展，不仅拓宽了材料种类，还提高了储热效率和稳定性。
在材料种类方面，传统的相变储热材料主要包括无机盐类、石蜡类和脂肪酸类等。
然而，这些材料在某些应用场合下存在导热性差、易泄漏、化学稳定性不足等问题。
因此，研究人员开始探索新型相变储热材料，如高分子材料、纳米复合材料等。
这些新材料不仅具有更高的储热密度和更好的稳定性，还能通过纳米效应、界面效应等提高导热性能，从而满足更广泛的应用需求。
在储热效率方面，研究者们通过改变材料的微观结构、优化复合材料的配比、引入纳米增强剂等方法，有效提高了相变储热材料的储热效率和热稳定性。
一些研究者还将相变储热材料与其他储能技术相结合，如与太阳能、地热能等可再生能源相结合，实现了热能的高效利用和存储。
在应用方面，相变储热材料已广泛应用于建筑节能、工业余热回收、航空航天等领域。
在建筑节能领域，相变储热材料可以用于墙体、屋顶等建筑构件中，通过储存和释放热能来调节室内温度，提高建筑的保温性能。
在工业余热回收领域，相变储热材料可以回收和利用工业生产过程中产生的余热，提高能源利用效率。
换热器文献综述new1
换热器节能研究的文献综述一、引言当今社会，能源危机，为了节能降耗，提高工业生产经济效益，要求开发适用于不同工业过程要求的高技能换热设备[1]。
这是因为，随着能源的短缺(从长远来看，这是世界的总趋势)，可利用热源的温度越来越低，换热允许温差将变得更小，当然，对换热技术的发展和换热器性能的要求也就更高[2]。
所以，这些年来，换热器的开发与研究成为人关注的课题。
大量的强化传热技术应用于工业装置，我国换热器产业在技术水平上获得了快速提升，板式换热器日渐崛起。
与此同时，近几年,我国在大型管壳式换热器、大直径螺纹锁紧环高压换热器、高效节能板壳式换热器、大型板式空气预热器方面也获得了重大突破[3]。
国外在换热器的强化传热研究、强化传热元件开发、新型壳程结构设计中也有了突破性的进展[4]。
而且随着制造技术的进步，强化传热元件的开发，使得新型高效换热器的研究有了较大的发展，根据不同的工艺条件与换热工况设计制造了不同结构形式的新型换热器，并已在化工、炼油、石油化工、制冷、空分及制药各行业得到应用与推广，取得了较大的经济效益。
二、研究主要成果2009年4月，中国石化组织专家对“大直径螺纹锁紧环高压换热器国产化研制攻关”项目进行了科学技术成果鉴定。
该换热器的国产化标志着我国已经具备设计和制造DN2000以下的螺纹锁紧环高压换热器的能力，大大降低了石化工程建设成本，单台即可节约采购资金1400万元，且缩短了交货期，打破了国外公司垄断地位[5]。
国内首台超大型管壳式换热器(E一6111型)已经通过最终检查和验收。
该换热器尺寸庞大，结构复杂，是首台国内自主研制的超大型固定管板式换热器，其成功研制打破了国外长期对大型换热器的垄断格局，大大提高了我国石化装备制造业的创新能力，推进了我国每年100万吨乙烯成套装备国产化的进程[6]。
同时国外的换热器研究也取得了可喜的成果。
例如：ABB公司的螺旋折流板换热器[7]，此换热器结构克服了普通折流板设计的主要缺点，其先进性已为流体动力学研究和传热实验结果所证实。
换热器发展的研究综述及未来发展预测
换热器发展的研究综述及未来发展预测换热器发展的研究综述及未来发展预测摘要：本文主要探讨了换热器的发展历程以及当前的研究热点，同时对未来换热器的发展进行了一些预测。
文章从简单的换热器原理讲起，逐渐深入探讨了不同类型的换热器及其应用。
文章总结了当前的研究热点，并提出了一些未来可能的发展方向。
1. 引言换热器作为热能转换和能源利用领域中不可或缺的设备，其发展已经经历了几个世纪。
在过去的几十年中，人们对换热器的研究取得了显著的进展，促使了换热器在工业、建筑和汽车等领域的广泛应用。
然而，随着能源需求的不断增长和环境保护意识的提高，对更高效、更节能的换热器的需求也越来越迫切。
了解换热器发展的历史、当前的研究进展以及未来的发展方向对于推动能源转型和可持续发展具有重要意义。
2. 换热器原理及分类2.1. 换热器原理换热器是通过不同的工质流体之间进行传热的设备。
其基本原理是利用热传导来实现热量的转移。
换热器一般由热源侧和冷却侧组成，通过这两侧的工质流体之间进行热量交换。
2.2. 换热器分类根据换热器的结构和工作原理，可以将其分为很多不同的类型，如壳管式换热器、板式换热器、管线式换热器等。
每种类型的换热器都有其特定的优缺点和适用范围。
3. 换热器发展历程3.1. 早期换热器的发展最早的换热器可以追溯到18世纪末，当时人们开始关注蒸汽机的性能改进。
通过改进锅炉的设计和增加传热表面积，人们成功地提高了蒸汽机的效率。
在19世纪初，壳管式换热器问世，这种换热器采用了壳程和管程的结构，成为当时最常用的换热器类型之一。
3.2. 现代换热器的发展随着科学技术的进步，尤其是计算机技术的发展，人们对换热器的设计和优化能力得到了显著提升。
现代换热器的设计不再局限于经验公式和试错方法，而是可以通过数值模拟和优化算法来得到更加精确和高效的设计结果。
另外，在材料科学和制造技术方面的进步也为换热器的发展提供了更多的可能性。
4. 当前的研究热点4.1. 新材料的应用随着材料科学的发展，一些新型材料如纳米材料、石墨烯等被引入到换热器的设计中。
换热器文献综述
相变换热器文献综述学院：材料与化学工程学院专业：过程装备与控制工程班级：2011-01姓名：***学号：***相变储热换热器文献综述***（郑州***化工学院）摘要：本文通过对换热器发展历史的回顾，总结相变储热换热器的理论技术和结构设计，对其物性数据，相变储热材料等做了简要评述。
1引言在工业生产中，为了实现物料之间热量传递过程的一种设备，统称为换热器。
它是化工、炼油、动力、原子能和其他许多工业部门广泛应用的一种通用工艺设备。
对于迅速发展的化工、炼油等工业生产来说，换热器尤为重要。
通常在化工厂的建设中，换热器约占总投资的10~20%。
在石油炼厂中，换热器约占全部工艺设备投资的85~40%。
在化工生产中，为了工艺流程的需要，往往进行着各种不同的换热过程：如加热、冷却、蒸发和冷凝等。
换热器就是用来进行这些热传递过程的设备，通过这种设备，以便使热量从温度较高的流体传递给温度较低的流体，以满足工艺上的需要。
由于使用的条件不同，换热设备又有各种各样的形式和结构。
另外，在化工生产中，有时换热器作为一个单独的化工设备，有时则把它作为某一个工艺设备中的组成部分。
其他如回收排放出去的高温气体中的废热所用的废热锅炉，有时在生产中也是不可缺少的。
总之，换热器在化工生产中的应用是十分广泛的，任何化工生产工艺几乎都离不开它。
2换热器发展历史简要回顾二十世纪20年代出现板式换热器，并应用于食品工业。
以板代管制成的换热器，结构紧凑，传热效果好，因此陆续发展为多种形式。
30年代初，瑞典首次制成螺旋板换热器。
接着英国用钎焊法制造出一种由铜及其合金材料制成的板翅式换热器，用于飞机发动机的散热。
30年代末，瑞典又制造出第一台板壳式换热器，用于纸浆工厂。
在此期间，为了解决强腐蚀性介质的换热问题，人们对新材料料制成的换热器开始注意。
60年代左右，由于空间技术和尖端科学的迅速发展，迫切需要各种高效能紧凑型的换热器，再加上冲压、钎焊和密封等技术的发展，换热器制造工艺得到进一步完善，从而推动了紧凑型板面式换热器的蓬勃发展和广泛应用。
换热器文献综述(综述报告)(经典版)
板式换热器综述报告院系：机械工程学院姓名：xxxxx x学号：xxxxxxxxxx班级：过控10-3班日期：2012年12月28日前言用来使热量从热流体传递到冷流体，以满足规定工艺要求的装置统称为换热器。
随着生产和科学技术的发展，化工、动力机械、原子能工业，特别是汽车、火车、航空等工业部门迫切要求高效、轻巧而又紧凑的换热设备，这就促使新结构形式的热交换设备的出现和不断发展。
板式换热器就是在这种形式下发展起来的新产品。
国内外板式换热器的发展是欧美发达国家于20世纪80年代起开始竞相开发、研制各种型式的板式换热器。
其中具有代表性的为法国Ｐａｃｋｉｎｏｘ公司,该公司于20世纪80年代首次在催化重整装置中用一台大型板式换热器替代传统的管壳式换热器组。
20世纪90年代末期,Ｐａｃｋｉｎｏｘ公司又将大型板式换热器用于加氢装置。
该公司的产品得到ＵＯＰ(美国联合油)的认证,其产品主要用于的催化重整、芳烃及加氢装置。
而板式换热器在中国的起步比较晚。
1999年兰州石油机械研究所研制成功大型板式换热器,该产品(专利号:ＺＬ98249056.9)具有国际先进水平、首创独特结构的全焊式板式换热器,并已在炼油厂重整装置,化肥厂水解解吸装置及集中供热换热站等场合得到应用。
近年来，随着我国石化、钢铁等行业的快速发展，换热器的需求水平大幅上涨，但国内企业的供给能力有限，导致换热器行业呈现供不应求的市场状态，巨大的供给缺口需要进口来弥补。
同时，我国出口的换热器均价平均不到进口均价的一半。
可以想见，我国出口的产品多是附加值低的中、低端产品，而进口的产品多是附加值高的高端产品。
这充分说明我国对高端换热器产品需求旺盛但供给不足的市场现状。
作为一个高效紧凑式换热器，在加热、冷却、冷凝、蒸发和热回收过程中，除了高温、高压和特殊介质条件外，板式换热器均已替代管壳式换热器。
经试验证明在板式换热器适用范围内，绝大多数工况时，用不锈钢板式换热器比一般碳钢换热器投资低，而且可以预见板式换热器与管壳式换热器的竞争会更加激烈。
热水器用相变储热材料的研究进展
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2017年第36卷第1期·268·化工进展热水器用相变储热材料的研究进展邹得球，詹建，李乐园，马先锋，朱颖颖（宁波大学海运学院，浙江宁波 315211）摘要：相变材料（phase change material，PCM）具有较高的潜热值，储热密度大，且能近似等温的储、放热，可提高系统的稳定性和效率。
本文针对热水器的应用背景，阐述了相变储热材料的遴选原则，分析了热水器用有机类、无机类相变储热材料的特点及性能，介绍了有机类相变储热材料强化换热的方法及无机类相变储热材料克服过冷及相分离的方法。
在此基础上，重点分析了相变储热材料在太阳能热水器和热泵热水器中的应用情况，最后指出了相变材料在热水器中的合理布置中存在的问题，提出未来在相变储热材料的性能优化、相变材料与热水器的结合形式优化、太阳能热水器与热泵热水器的有效组合方面需要进一步探索。
关键词：太阳能；热泵；热水器；相变材料中图分类号：TB34 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2017）01–0268–06DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2017.01.033Research progress of phase change thermal energy storage materials inwater heaterZOU Deqiu，ZHAN Jian，LI Leyuan，MA Xianfeng，ZHU Yingying（Faculty of Maritime and Transportation，Ningbo University，Ningbo 315211，Zhejiang，China）Abstract：Phase change materials have high latent heat and high heat storage density. Due to the very slight temperature change when phase change occurs，they can improve the system operation efficiency.Based on their applications in water heater，the selection principles of phase change materials were summarized，and the characteristics of organic and inorganic phase change materials were reviewed.The methods to improve heat transfer of organic material，and to solve the phase separation and supercooling of the inorganic material were also introduced. Analysis was emphasized on their application in solar water heater and heat pump water heater. Finally，the arrangement problem using phase change materials in water heater was pointed out. The optimization of phase change materials properties，the way of applying phase change material into water heater，and the effective combination of solar water heater and heat pump water heater should be further studied in the future.Key words：solar energy；heat pump；water heater；phase change material（PCM）随着节能意识的提高和环境问题的日益突出，节能型热水器是未来的发展方向。
相变材料对储热系统换热速率的影响
统最大理论蓄 / 释功率 Φ ｍａｘ ( Ｗ) ꎬ蓄热为正值ꎬ释
热为负值:
碳基微纳米材料因其具有高导热系数的固有特性
常被用 于 改 善 ＰＣＭｓ 的 导 热 性ห้องสมุดไป่ตู้能 且 效 果 明 显.
１２９３
Φ ｍａｘ ＝ ｍｃ ｐＨＴＦ ( ｔ ｉｎ － ｔ ｍ ) .
ｓｔｏｒａｇｅ ｓｙｓｔｅｍꎬ ａｎｄ ｐｈａｓｅ ｃｈａｎｇｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅꎬ ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ｅｎｅｒｇｙ ｓｔｏｒａｇｅ ｄｅｎｓｉｔｙ ｏｆ
ＰＣＭｓ ａｒｅ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ ｍｏｓｔ ｃｒｉｔｉｃａｌ ｆａｃｔｏｒｓ ｆｏｒ ｓｅｌｅｃｔｉｎｇ ＰＣＭｓ. Ｔｈｅｓｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｋｅｙ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ
ｒ ＰＣＭ ＝
相变潜热过程. 引入换热器的换热效能
(７)
由图 １ａ 可知ꎬ单元热阻 Ｒ ｉｔ 与系统热阻 Ｒ ｔ 为
并联的关系ꎬ因此可得系统总热阻:
分析ꎬ可忽略 ＰＣＭｓ 显热影响ꎬ只考虑 ＰＣＭｓ 系统
[１８ － １９]
ｒ ＰＣＭ
１
ｌｎ
.
２πλ ＰＣＭ Ｌ
ｒ０
ꎬ它
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对储热系统换热速率的影响效果进行综合分析ꎬ
从而在工程应用上对这三大因素进行综合衡量选
取给予指引和帮助.
本文通过常用的管壳式结构的储热系统作为
研究对象ꎬ引入常用的热阻模型 [１７] 简化进行分析
比较ꎬ说明导热系数、相变温度及储能密度对管壳
因此本文引入热阻模型方法对相变过程中的热阻
相变蓄热材料课题综述
蓄热技术是提高能源利用效率和爱惜环境的重要技术，可用于解决热能供给与需求失配的矛盾，在太阳能利用、电力“移峰填谷”、废热和余热的回收利用和工业与民用建筑和空调的节能等领域具有普遍的应用前景，是世界范围内的研究热点．目前，要紧的蓄热方式有显热蓄热、潜热蓄热和化学反映蓄热三种．显热蓄热是利用物质的温度升高来存储热量的．利用陶瓷粒、水、油等的热容进行蓄热，把已经高温或低温变换的热能贮存起来加以利用，如固体显热蓄热的炼铁热风炉、蓄热式热互换器、蓄热式燃烧器等，通常的显热蓄热方式简单，本钱低，但贮存的热量小，其放热不能恒温的缺点化学反映蓄热是指利用可逆化学反映的结合热贮存热能．发生化学反映时，能够有催化荆，也能够没有催化剂一种高密度高能量的蓄热方式，它的储能密度一样高于显热和潜热，此种储能体系通过催化剂和产物分离易于能量长期贮存．潜热蓄热（相变蓄热）是利用物质在凝固／熔化、凝结／气化、凝华／升华和其他形式的相变进程中，都要吸收或放出相变潜热的原理来进行能量贮存的技术．利用相变材料相变时单位质量（体积）潜热，蓄热量超级大能把热能贮存起来加以利用，如空间太阳能发电用蓄热器，深夜电力调峰用蓄热器，其储能比显热一个数量级，而且放热温度恒定，但其储热介质一样有过冷、相分离、易老化等缺点。
一相变蓄热材料的分类依照相变种类的不同，相变蓄热一样分为四类:固一固相变、固一液相变、液一气相变及固一气相变。
由于后两种相变方式在相变进程中伴随有大量气体的存在，使材料体积转变较大，因此尽管它们有专门大的相变热，但在实际应用中很少被选用，固一固相变和固一液相变是实际中采纳较多的相变类型。
依照材料性质的不同，一样来讲相变蓄热材料可分为:有机类、无机类及混合类相变蓄热材料。
其中，石蜡类、脂酸类是有机类中的典型相变蓄热材料;结晶水合盐、熔融盐和金属及合金等是无机类中的典型相变蓄热材料。
混合类又可分为:有机混合类、无机混合类及无机一有机混合类。
潜热储热相变蓄热器毕业论文
潜热储热相变蓄热器毕业论文相变蓄热器及其实验台设计1引言1.1概述能源是人类赖以生存的基础，随着全球工业的迅猛发展，能源问题越来越为人们所关注。
但是在许多能源利用系统中（如太阳能系统、建筑物空调和采暖系统、冷热电联产系统、废热利用系统等）存在着能量供应和需求之间时间性的差异，即存在着供能和耗能之间的不协调性，从而造成了能量利用的不合理性和大量浪费。
有效解决这些问题的技术途径之一就是采用储能系统，它是缓解能量供求双方在时间、强度及地点上不匹配的有效方式，是合理利用能源及减轻环境污染的有效途径，是广义热能系统优化运行的重要手段，而且使相应系统可按平均负荷设计，节约系统的初投资，对电网负荷峰、谷时间段电价分计的地区，它还可降低系统的运行费用。
热能储存的方式主要有显热储热、潜热储热和化学反应储热等三种。
显热储热主要是利用蓄热材料的温度变化来储存热能，其蓄热密度小，温度波动较大。
但这种蓄热材料本身可以从自然界直接获得，如水，岩石活卵石材料等，化学稳定性好，价廉易得。
在传热方面，可以采用直接接触式换热，或者传热流体本身就是蓄热介质，因而蓄、放热过程中强化传热技术相对比较简单，成本低。
潜热储热也称相变蓄热，是利用相变材料（PCM）的相转变潜热进行热能储存，具有蓄热密度高、温度波动小（储、放热过程近似等温）、过程易控制等特点［1-3］。
发生的相变过程有四种，常被利用的相变过程有固-液、固-固相变两种类型，而固-气和液-气相变虽然可以储存较多热量，但因气体占有的体积大，使体系增大，设备复杂，所以一般不用于储热。
固-液相变是通过相变材料的熔化过程进行热量储存，通过相变材料的凝固过程来放出热量。
而固-固相变则是通过相变材料在发生相变时固体分子晶体结构有序-无序的转变而可逆地进行储、放热。
化学反应储热是利用可逆化学反应通过热能与化学热的转换储热的，它在受热和受冷时可发生可逆反应，分别对外吸热或放热，这样就可把热能储存起来。
相变储热换热器文献综述
相变储热换热器文献综述1引言在工业生产中，为了实现物料之间热量传递过程的一种设备，统称为换热器。
它是化工、炼油、动力、原子能和其他许多工业部门广泛应用的一种通用工艺设备。
对于迅速发展的化工、炼油等工业生产来说，换热器尤为重要。
通常在化工厂得建设中，换热器约占总投资的10~20%。
在石油炼厂中，换热器约占全部工艺设备投资的85~40%。
在化工生产中，为了工艺流程的需要，往往进行着各种不同的换热过程：如加热、冷却、蒸发和冷凝等。
换热器就是用来进行这些热传递过程的设备，通过这种设备，以便使热量从温度较高的流体传递给温度较低的流体，以满足工艺上的需要。
由于使用的条件不同，换热设备又有各种各样的形式和结构。
另外，在化工生产中，有时换热器作为一个单独的化工设备，有时则把它作为某一个工艺设备中的组成部分。
其他如回收排放出去的高温气体中的废热所用的废热锅炉，有时在生产中也是不可缺少的。
总之，换热器在化工生产中的应用是十分广泛的，任何化工生产工艺几乎都离不开它。
2换热器发展历史简要回顾二十世纪20年代出现板式换热器，并应用于食品工业。
以板代管制成的换热器，结构紧凑，传热效果好，因此陆续发展为多种形式。
30年代初，瑞典首次制成螺旋板换热器。
接着英国用钎焊法制造出一种由铜及其合金材料制成的板翅式换热器，用于飞机发动机的散热。
30年代末，瑞典又制造出第一台板壳式换热器，用于纸浆工厂。
在此期间，为了解决强腐蚀性介质的换热问题，人们对新材料料制成的换热器开始注意。
60年代左右，由于空间技术和尖端科学的迅速发展，迫切需要各种高效能紧凑型的换热器，再加上冲压、钎焊和密封等技术的发展，换热器制造工艺得到进一步完善，从而推动了紧凑型板面式换热器的蓬勃发展和广泛应用。
此外，自60年代开始，为了适应高温和高压条件下的换热和节能的需要，典型的管壳式换热器也得到了进一步的发展。
70年代中期，为了强化传热，在研究和发展热管的基础上又创制出热管式换热器。
相变储热供热在新能源形势下的应用与发展
相变储热供热在新能源形势下的应用与发展摘要：过去我国，燃烧散煤或天然气在分布式能源中被用于供热，虽然这种传统供热形式在一定程度上可以实现供热效果，但其环保性和经济性相对较低，在新的能源形势下很难满足供热的新要求。
灵活使用相变储热，才能更好的提高供热效率，达到节约能源，保护环境，优化供热效果的作用。
近年来，在供热领域出现了许多新的能源技术，重点放在节能和无害环境的能源上。
关键词：相变储热供热；新能源相变储热技术的变迁在我国经历了很多个重要的阶段，随着经济水平的提高和人民生活水平的提高，相变储热供热范围适应时代的要求，积极创新，将新能源引入相变储热供热系统，不仅符合时代趋势和国家可持续发展战略，而且有助于提高我国工业质量，继而持续探索相变储热供热技术。
一、我国供热行业经历我国供热工业的发展经历了四个阶段：从工业企业到集中供热，第一阶段：建国后，我国城市基础设施建设落后，居民生活水平低下，供热公司的主要活动是为工业企业提供蒸汽。
第二阶段：主要为工业企业供热的热电厂数量增加，供热部门缺乏长期规划。
第三阶段：经过几十年的发展，区域集中供热在我国迅速普及，其增长速度远快于工业供热能力。
第四阶段：《城镇供热体制改革试点工作指南》出台，正式启动供热商业化和货币化进程。
二、国内相变储热供热发展的现状分析能源是人类生存的基础，随着现代工业的快速发展和能源需求的不断增长，世界各国迫切需要开发和利用新能源，在这个过程中，尽管新能源不断发展，但在很多情况下，我们的能源消费没有得到合理化，造成了巨大的浪费。
因此，必须提高能源利用率。
蓄热技术可以解决热能供需矛盾，是提高能源效率和保护环境的重要技术。
1.固-液相变储热材料。
无机液固储热相变材料主要分为结晶水合盐与熔融盐。
结晶水合盐主要是碱金属或碱土金属卤化物的水合物和各种盐。
熔融盐主要由氟、氯、金属盐组成。
这种材料具有成本低、高溶解热、腐蚀性强、经常过冷和性能不稳定等特点。
有机液固相变材料主要是有机材料，如优质脂肪烃、醇、羧酸和一些聚合物。
相变蓄热装置强化换热技术研究进展
相变蓄热装置强化换热技术研究进展秦倩(中国城市建设研究院有限公司 北京 100032)摘要：相变蓄热具有蓄热密度高、蓄放热过程温度稳定和蓄热装置体积小等特点，具有较大的应用前景，但由于相变材料导热系数较小，严重影响了蓄热装置的蓄放热速率。
因此，为提高蓄热装置的蓄放热性能，研究人员对此做了大量研究。
该文对目前主要的蓄热方式和相变材料的特点进行了介绍，同时对相变蓄热强化换热技术的研究进行了深入的总结与分析，提出了目前相变蓄热装置存在的问题，并对未来研究方向提出建议。
关键词：相变蓄热材料 相变蓄热装置 强化换热技术 可再生能源中图分类号：TK172文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2023)10-0137-06Research Progress of Heat Transfer Enhancement Technology of Phase-change Heat Storage DevicesQIN Qian(China Urban Construction Design & Research Institute Co., Ltd., Beijing, 100032 China) Abstract:Phase-change heat storage has the characteristics of high heat storage density, stable temperature during the heat storage and release process, and small size of the heat storage device, which has a great application prospect. However, due to the small thermal conductivity of phase-change materials, the heat storage and release rate of the heat storage device is seriously affected. Therefore, in order to improve the heat storage and release performance of the heat storage device, researchers have done a lot of research on it. This paper introduces the characteristics of the current main heat storage methods and phase-change materials, summarizes and analyzes the research on the heat transfer enhancement technology of phase-change heat storage in depth, puts forward the current existing problems of the phase-change heat storage device, and proposes suggestions for future research directions.Key Words: Phase-change heat storage material; Phase-change heat storage device; Heat transfer enhancement technology; Renewable energy随着社会经济的迅速发展，我国能源消耗量快速上升，再加上我国能源人均储量较低，能源短缺问题将日益严重。
太阳能相变蓄热供暖系统理论及实验研究
太阳能相变蓄热供暖系统理论及实验研究太阳能相变蓄热供暖系统理论及实验研究摘要：随着能源紧缺和环境污染等问题日益突出，可再生能源成为解决能源问题的重要选择。
太阳能作为一种广泛可利用的可再生能源之一，其应用在供暖系统中具有巨大的潜力。
本文重点研究了太阳能相变蓄热供暖系统的理论基础和实验研究，通过实验验证了太阳能相变蓄热供暖系统的可行性和效果。
1. 引言能源紧缺和环境污染已经成为全球面临的重大问题之一。
传统的供暖方式主要依赖于化石燃料，对能源消耗和环境产生了巨大压力。
因此，研究开发新型供暖系统具有重要意义。
太阳能作为广泛可利用的可再生能源之一，其应用在供暖系统中具有巨大的潜力。
太阳能相变蓄热供暖系统作为太阳能供暖的一种新型方式，通过利用相变材料的瞬时相变吸收和释放热量，可以有效地提高供暖系统的能源利用效率。
因此，研究太阳能相变蓄热供暖系统的理论和实验研究具有重要意义。
2. 太阳能相变蓄热供暖系统的理论基础太阳能相变蓄热供暖系统是基于相变储能原理的供暖系统，其核心是相变材料的应用。
相变材料具有在温度变化时发生相变的特性，即固体与液体之间的相变。
当太阳能辐射照射到相变材料上时，相变材料会吸收热量并发生相变，从而储存热能。
当室温降低时，相变材料会释放热能，实现供暖效果。
考虑到相变材料的选取和系统的设计，在太阳能相变蓄热供暖系统中，太阳能收集器、相变材料储热器、热交换器等是系统的关键组成部分。
理论基础的研究是太阳能相变蓄热供暖系统实验的基础，其为实验结果的解释和验证提供了理论依据。
3. 太阳能相变蓄热供暖系统的实验研究本研究基于理论基础的研究，设计了一套太阳能相变蓄热供暖系统的试验装置，并进行了实验研究。
该试验装置包括太阳能收集器、相变材料储热器和热交换器等组成部分。
实验过程中，通过控制太阳能收集器的角度和方向来最大程度地接收太阳辐射能，使得相变材料能够吸收更多的热能。
实验结果表明，太阳能相变蓄热供暖系统在不同气候条件下都能较好地满足供暖需求，并达到较高的能源利用效率。
相变储热换热器文献综述
相变储热换热器文献综述1引言在工业生产中，为了实现物料之间热量传递过程的一种设备,统称为换热器。
它是化工、炼油、动力、原子能和其他许多工业部门广泛应用的一种通用工艺设备。
对于迅速发展的化工、炼油等工业生产来说，换热器尤为重要。
通常在化工厂得建设中,换热器约占总投资的10～20%。
在石油炼厂中，换热器约占全部工艺设备投资的85~40%。
在化工生产中，为了工艺流程的需要，往往进行着各种不同的换热过程：如加热、冷却、蒸发和冷凝等。
换热器就是用来进行这些热传递过程的设备，通过这种设备,以便使热量从温度较高的流体传递给温度较低的流体，以满足工艺上的需要.由于使用的条件不同，换热设备又有各种各样的形式和结构。
另外，在化工生产中，有时换热器作为一个单独的化工设备,有时则把它作为某一个工艺设备中的组成部分。
其他如回收排放出去的高温气体中的废热所用的废热锅炉，有时在生产中也是不可缺少的。
总之，换热器在化工生产中的应用是十分广泛的，任何化工生产工艺几乎都离不开它.2换热器发展历史简要回顾二十世纪20年代出现板式换热器,并应用于食品工业.以板代管制成的换热器，结构紧凑，传热效果好，因此陆续发展为多种形式。
30年代初,瑞典首次制成螺旋板换热器。
接着英国用钎焊法制造出一种由铜及其合金材料制成的板翅式换热器，用于飞机发动机的散热。
30年代末,瑞典又制造出第一台板壳式换热器，用于纸浆工厂。
在此期间,为了解决强腐蚀性介质的换热问题，人们对新材料料制成的换热器开始注意。
60年代左右，由于空间技术和尖端科学的迅速发展，迫切需要各种高效能紧凑型的换热器，再加上冲压、钎焊和密封等技术的发展，换热器制造工艺得到进一步完善，从而推动了紧凑型板面式换热器的蓬勃发展和广泛应用。
此外，自60年代开始，为了适应高温和高压条件下的换热和节能的需要，典型的管壳式换热器也得到了进一步的发展。
70年代中期,为了强化传热，在研究和发展热管的基础上又创制出热管式换热器。
换热器综述5篇
换热器综述5篇第一篇：换热器综述换热器的综述前言随着换热器在工业生产中的地位和作用不同，换热器的类型也多种多样，不同类型的换热器各有优缺点，性能各异。
在换热器设计中，首先应根据工艺要求选择适用的类型，然后计算换热所需传热面积，并确定换热器的结构尺寸。
换热器按用途不同可分为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器、再沸器、深冷器、过热器等。
换热器组内的传热过程目的一般可以分为两类: 一类是为了热功转换, 另一类是为了加热或者冷却物体.相应地, 传热过程也包含熵产最小以及火积耗散极大这两种不同的优化原理.通过分析换热器组内的传热过程, 并在一定约束条件下利用不同的原理对换热器组的面积分配进行优化, 得出熵产最小原理适用于包含在热力循环中的换热器优化问题, 而火积耗散极大原理则更适合分析仅涉及传热过程的换热器优化问题.并且, 在使用熵产最小原理优化热力循环中的换热器时, 除了需要考虑冷、热端换热器产生的熵产外, 也应考虑乏汽排放到外部环境引起的熵产.在换热器的设计中，很多因素都将影响到换热器的设计是否优化合理、安全可靠，是否能正常运转、高效耐用。
本文通过对管壳式换热器设计的综述，增强对换热器设计环节的重视与考虑，使设计更加准确、完善。
一、换热器 1.1换热器的介绍换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。
换热器是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。
换热器被应用于超过 80%的能源利用系统, 它是热能和化工等工程领域中最重要的设备之一.因此, 提高换热器的换热性能通常被认为是提高能源利用效率的关键因素之一.经过长期的不懈努力,科研人员已经提出了多种不同的主动/被动式强化换热技术来提高换热性能。
在石油、化工、轻工、制药、能源等工业生产中，常常需要把低温流体加热或者把高温流体冷却，把液体汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液体。
这些过程均和热量传递有着密切联系，因而均可以通过换热器来完成。
随着经济的发展，各种不同型式和种类的换热器发展很快，新结构、新材料的换热器不断涌现。
管壳式相变储能换热器传热优化的研究
管壳式相变储能换热器传热优化的研究近年来，随着能源和环境问题的日益突出，新能源发电和储能技术的发展也提出了更高的要求。
管壳式相变储能换热器(PCERH)是目前应用最为广泛的相变储能技术之一，可有效解决能量储存和传输问题，减少能源应用中的损耗。
然而，PCERH的传热性能较差，如何优化其传热性能仍有待研究。
为了提高PCERH的传热性能，研究人员采用多控制方法，分别从流体流动特性、换热器结构形状和相变液特性三个方面进行探讨。
首先，研究者探讨管壳式PCERH的流体流动特性，并分析其流速、压力损失等参数。
其次，研究者分析并比较了不同结构形状的PCERH，如“U”、“V”、“O”形状，以及双管和三管换热器。
最后，研究者分析PCERH中不同相变液的性能，并开展相应的实验。
控制体系对PCERH系统的传热性能有重要影响。
首先，研究者发现PCERH系统中流体流动特性决定了流速、压力损失和整体热传导系数的大小。
其次，换热器结构形状会影响单位面积的热传导系数，不同管径和形状的换热器在热传导方面都有较好的表现，尤其是“U”形换热器，其效率高于其它类型换热器。
此外，相变液的性能也是影响PCERH系统传热性能的重要因素。
研究者比较了几种不同类型的相变液，如水、丙酮、甲醇等，考察它们的热储量、晶化温度等特性，发现相变液的热储量直接影响系统的热传导系数和传热效率。
以上研究可以为管壳式PCERH系统的性能优化提供重要参考。
根据研究结果，可以通过改变流体流动特性、换热器结构形状和相变液特性来提高PCERH系统的传热性能。
但是，仍有许多未解决的问题，比如改善换热器内流流动特性、实现换热器的组合优化以及相变液的可控性等方面的研究，值得进一步深入研究。
总之，本文综述了管壳式PCERH传热性能优化的研究进展，特别是从流体流动特性、换热器结构形状和相变液特性三个方面进行深入分析，为管壳式PCERH系统传热性能优化提供了重要参考。
未来，研究人员还需要深入研究PCERH系统热传导优化的更多技术细节，以便更好地推动PCERH系统更有效地应用于能源储存和传输领域。
基于相变材料的储热器及其传热强化研究进展
基于相变材料的储热器及其传热强化研究进展摘要：能源是人类文明进步的基础和动力，有关国家的生计和国家安全对于促进经济和社会发展至关重要。
能源的开发和利用促进了人类社会的发展和全球经济的繁荣，但也对人类生存所依赖的环境造成了严重破坏。
为促进人类全面生态文明建设和中国的可持续发展，中国向联合国大会发表了相关声明:力争到2030年达到二氧化碳排放高峰，力争到2060年实现碳中和。
实现零排放目标需要对中国目前的能源体系进行重大改革。
根据中国能源基金会发表的《2020年中国碳中和报告》，中国实现零碳净排放量的道路必须基于五项战略:可持续能源消费、电力部门碳中和、最终能源部门电气化、低碳燃料转换关键词：相变储热；储热器件；结构优化；传热强化引言利用清洁可再生的太阳能是解决环境污染和能源紧缺的途径之一。
然而，太阳能的间歇性和时空分布不均匀性易造成能源供需不匹配的问题。
储热（ThermalEnergy Storage,TES）技术能够缓解上述不足。
相较于显热储热（Sensible Heat Therma lEnergy Storage，SHTES）系统，采用相变材料（Phase Change Material,PCM）储热的潜热储热（Latent Heat Thermal Energy Storage，LHTES）系统具有储热密度大、储热过程几乎恒温、系统占地面积小等特点，被广泛应用于太阳能集热、绿色建筑、电子器件冷却、冷链运输等领域。
1相变储热器件结构分类目前来说，基于LHS的研究主要分为3个方面：一是使用高导热添加剂和多孔介质来增强PCM的导热性；二是改善传热流体(heattransferfluid，HTF)和PCM之间传热均匀性；三是储热器件层面的传热强化。
增强PCM的导热性主要是通过复合不同种类的PCM，提升复合材料的导热性能，拓宽PCM使用范围。
总结了LHSS中PCM强化技术的最近进展，目前国内外主要研究将高导电材料/颗粒用于PCM中，进而增加PCM的导热性，除此以外，级联布置PCM和复合多种PCM也是强化技术的热门研究方向。
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相变储热换热器文献综述1引言在工业生产中，为了实现物料之间热量传递过程的一种设备，统称为换热器。
它是化工、炼油、动力、原子能和其他许多工业部门广泛应用的一种通用工艺设备。
对于迅速发展的化工、炼油等工业生产来说，换热器尤为重要。
通常在化工厂得建设中，换热器约占总投资的10~20%。
在石油炼厂中，换热器约占全部工艺设备投资的85~40%。
在化工生产中，为了工艺流程的需要，往往进行着各种不同的换热过程：如加热、冷却、蒸发和冷凝等。
换热器就是用来进行这些热传递过程的设备，通过这种设备，以便使热量从温度较高的流体传递给温度较低的流体，以满足工艺上的需要。
由于使用的条件不同，换热设备又有各种各样的形式和结构。
另外，在化工生产中，有时换热器作为一个单独的化工设备，有时则把它作为某一个工艺设备中的组成部分。
其他如回收排放出去的高温气体中的废热所用的废热锅炉，有时在生产中也是不可缺少的。
总之，换热器在化工生产中的应用是十分广泛的，任何化工生产工艺几乎都离不开它。
2换热器发展历史简要回顾二十世纪20年代出现板式换热器，并应用于食品工业。
以板代管制成的换热器，结构紧凑，传热效果好，因此陆续发展为多种形式。
30年代初，瑞典首次制成螺旋板换热器。
接着英国用钎焊法制造出一种由铜及其合金材料制成的板翅式换热器，用于飞机发动机的散热。
30年代末，瑞典又制造出第一台板壳式换热器，用于纸浆工厂。
在此期间，为了解决强腐蚀性介质的换热问题，人们对新材料料制成的换热器开始注意。
60年代左右，由于空间技术和尖端科学的迅速发展，迫切需要各种高效能紧凑型的换热器，再加上冲压、钎焊和密封等技术的发展，换热器制造工艺得到进一步完善，从而推动了紧凑型板面式换热器的蓬勃发展和广泛应用。
此外，自60年代开始，为了适应高温和高压条件下的换热和节能的需要，典型的管壳式换热器也得到了进一步的发展。
70年代中期，为了强化传热，在研究和发展热管的基础上又创制出热管式换热器。
换热器按传热方式的不同可分为混合式、蓄热式和间壁式三类。
节能和环保已经成为当今世界的两大主题，经济高速发展、人口不断增长、过度开采和能源的利用率过低导致能源供需矛盾越来越大．能源紧缺受到人们越来越多的关注，能量存储随之引入了人们的生活。
近年来,相变储换热器在太阳能利用、工业废热利用及暖通空调蓄冷和蓄热等领域获得了广泛的应用。
相变储换热器有多种形式,如管簇式、球形堆积床式和平板式,一些研究者对其热性能进行了模拟和实验研究。
3实验研究的主要成果3.1相变储能材料的导热强化在潜热储热系统中，相变材料通过凝固和溶化有效地储存和释放大量能量。
相变材料的优点是储热密度大，吸热和放热的过程几乎可以在恒定的温度下进行。
但是，一些相变材料（特别是石蜡、脂肪酸等有机相变材料）导热系数低的特点往往是制约其实际应用的重要因素。
因此，如何提高相变材料的导热性成为相变材料研究关注的焦点。
同济大学材料科学与工程学院的曾亮等人的研究显示了以下几种强化相变材料传热的方法：3.1.1与金属复合提高相变储能复合材料的导热性能金属基主要包括铝基(泡沫铝)和镍基等,相变储能材料主要包括各类熔融盐和碱。
金属基复合蓄热材料既能兼备固体显热蓄热材料和潜热蓄热材料两者的优点,又能克服潜热材料在相变时液固界面处的传热效果差和显热储能材料蓄热量小及很难保持在一定温度下进行吸热和放热等缺点,从而使之具备能快速放热和快速蓄热,蓄热量大的特有性能。
这些优点使它可以用于贮存太阳热能和工业加热炉的余热回收等领域,因此有广阔的应用前景。
3.1.2与陶瓷复合提高相变储能复合材料导热性能陶瓷基相变储能复合材料主要是将相变材料分布于陶瓷基体的超微多孔网络中,相变材料受热熔化时吸收潜热,而液态相变材料受陶瓷基体毛细张力的作用不会流出,从而使相变前后维持复合材料原来的形状。
陶瓷基相变复合材料是20世纪80年代提出的,主要优点有:可供选择的无机盐种类多;可同时利用显热和潜热,蓄热密度大;无需封装,不存在腐蚀问题;不存在过冷和相分离的问题[1]。
3.1.3利用组合相变材料储热系统强化导热利用组合相变材料储热系统也是导热强化的有效手段。
浙江大学能源工程系王剑锋等人的研究显示，在同一储热系统中采用相变温度不同的相变材料合理组合,可以显著提高系统效率,而且能够维持相变过程相变速率的均匀性。
这一特性对于储热或放热时间有严格限制的储热系统具有重要意义,且适用于工作温度从几十度到近千度范围的相变材料已有数千种,这为组合相变材料储热的研究奠定了应用基础。
在组合式相变材料储热系统研究中,相变材料的组合方式主要有两种:一种方式是沿传热流体流动方向分别放置相变温度不同的两种或两种以上的相变材料储热单元;另一种方式是在同一储热单元内或沿垂直于传热流体流动方向通过合理组合放置相变温度不同的两种或两种以上的相变材料。
还有一种可能的组合方式是这两种方式的组合。
在高温储热系统中,特别是储热系统工作温区较大的高温储热系统,组合相变材料储热系统将体现其独特的应用特色。
无论是哪一种组合方式的研究和应用,都必须获得给定传热流体工作条件下相变材料的最佳组合方案;或者在给定相变材料组合方案前提下获得传热流体的最佳匹配[2]。
3.2相变储热换热器结构设计本文要讨论的相变储热换热器属间壁式换热器，而间壁式换热器按结构分为以下几种：（一）夹套式换热器；（二）沉侵式蛇管换热器；（三）喷淋式换热器；（四）套管式换热器；（五）螺旋板式换热器；（六）板式换热器；（七）板翅式换热器；（八）热管式换热器；（九）列管式换热器[3]。
化工生产中使用得比较多的有板式、板翅式、管壳式（列管式）以及热管式换热器。
3.2.1平板式相变储换热器平板式相变储换热器结构简单,相变容器内部可布置传热管道,可实现同时充放冷。
清华大学张寅平等人建立了分析板式相变储换热器储换热性能的理论模型,采用温度和相变界面交替迭代法进行求解。
为描述此类问题的本质,引入量纲一参数,得到了相应的量纲一储换热准则公式,并讨论了加肋片后的强化换热效果[4]。
3.2.2管壳式相变储换热器管壳式换热器的应用已有很悠久的历史。
现在，它被当作一种传统的标准换热设备在许多工业部门中大量使用，尤其是在化工、石油、能源等行业中使用更为广泛。
一般来说，管壳式换热器制造容易，生产成本低，选材范围广，清洗方便，适应性强，处理量大，工作可靠，且能适应高温高压。
虽然它在结构紧凑性、传热强度和单位金属消耗量方便无法与板式或板翅式换热器相比，但它由于具有前述的一些优点，因而在化工石油、能源等行业的应用中仍处于主导地位。
在换热器向高温、高压、大型化发展的今天，随着新型高效传热管的不断出现，使得管壳式换热器的应用范围得以扩大，更增添了管壳式换热器的新生命力[5]。
广东工业大学何秀芳等人利用优化设计理论对管壳式相变储能换热器进行优化设计的方法。
以该装置的成本为优化目标,储热量、放热时间、传热量、加工和防腐要求作为约束条件,得出了最佳的管子半径、厚度及管子根数。
根据优化设计理论，目标函数可表示为管材和储能材料费用总和的表达式:PCM F=F +F 管 其中: F 管为管材的费用,其值为管材总质量与管材价格的乘积,即M C 管管,管材的总质量M 管可表示为r 、δ、n 的函数: 222M =[(r +)]r Hn πδπρ-管管PCM F 为储能材料的费用,其值为储能材料总质量与储能材料价格的乘积,即PCM PCM C M ,储能材料的总质量也可表示为r 和n 的函数: 2PCM M =r Hn PCM πρ。
而约束条件有：换热器储热量、传热量、放热时间、加工及防腐要求、几何约束[6]。
3.2.3热管相变蓄热换热器为解决工业余热回收中供、需双方在时间、地点、强度等方面的不匹配现象，上海海事大学蓄冷技术研究所的章学来等人将热管应用于相变蓄热领域中，设计了热管式相变蓄热换热装置。
将实验所得的相变材料运用其中，利用锅炉排放的烟气作为热源，采用热管作为加热元件，并在烟气段添加环形翅片，加热冷水，使其成为多功能的节能型热管式相变蓄热换热器。
装置不仅有储热、释热的一般功能，而且还具备取放热同时进行的功能，在此功能下，热源的热量可以瞬时、有效的传递给进行取热的流体。
而被相变材料所吸收的热量仅占很少的部分。
通过一定工况下的计算表明，约70%的热量可被传递给取热流体。
工作原理:换热器大致分3层，第一层冷流体通道，中间为蓄热体空间，第三层为热流体通道，三层互相独立，互不相通。
在热流体通道内有带翅片换热元件的热管，上面两层均为光管，自上而下贯穿3个空间，传递热量。
通过时间温度控制器控制烟气热量通过加热翅片管加热相变材料。
相变材料发生相变，储存显热与潜热，通过均布的热管传递到水中，将水加热，相变材料也逐渐发生晶格变化-凝固，释放所存潜热后其温度开始下降[7]。
换热器结构图3.3有限元仿真分析在换热器设计中的应用广西大学化学化工学院朱志彬等人应用ANSYS软件分别对厚壁圆筒受压情况、换热器换热过程进行计算模拟,并与理论计算结果进行了比较讨论。
分析结果表明, ANSYS具有很高的计算精度和强大的分析功能,可作为化工机械设计辅助分析的强有力工具,反映了该软件在化工机械设计中具有广泛的应用前景。
ANSYS程序中的FLOTRAN CFD分析功能是一个用于分析二维及三维流体流动场的先进的工具,使用ANSYS中用于FLOTRAN CFD分析的FLUID 141和FLUID 142单元,可对含有多种流体的(由固体隔开)热交换器进行研究。
ANSYS流体单元能进行流体动力学分析,分析类型可以为瞬态或稳态。
分析结果可以是每个节点的压力和通过每个单元的流率。
并且可以利用后处理功能产生压力、流率和温度分布的形显示。
另外,还可以使用三维表面效应单元和热-流管单元模拟结构的流体绕流并包括对流换热效应[8]。
郑州大学郭茶秀等人利用计算流体力学软件FLUENT凝固/熔化模型对一种相变材料蓄冷球的凝固过程进行数值模拟研究,得到了在第一类边界条件下蓄冷球凝固过程的温度场分布、相界面移动规律,并分析了凝固时间与壁面温度和球径的关系。
所得到的结论对相变问题的数值模拟以及相变蓄能装置的设计具有重要的参考价值。
他们的研究表明FLUENT在分析相变传热问题中具有独特的优势:它界面友好,操作方便,计算简单快捷，具有强大的前后处理功能,是进行相变数值计算的强有力工具[9]。
4小结随着现代工业的发展, 人们越来越多地关注与可持续发展密切相关的能源和环境问题。
设法缓解能源供需在时间、地点和强度上的不匹配问题是节能和环保的有效途径之一。
潜热式能量存贮是一种高效的贮能方式, 与显热式能量存贮相比, 具有能量密度高和充/释热温度稳定等优点, 相关的应用研究已得到广泛的关注。