方桂花，连小刚，张振华，谭 心

（内蒙古科技大学机械工程学院，内蒙古包头 014010）

0 引言

作为新能源的太阳能资源丰富、分布广泛、无污染性，并且取之不尽，如何高效地利用太阳能成为研究的主流方向［1］。太阳能存在间歇性和地域性的问题［2-3］，常常会因为昼夜、气候以及地区等因素，导致太阳能提供的能量不持续、不稳定，故热能存储成为平衡热能供给和使用的有效方法［4-5］。蓄热系统可以有效地把热能储存起来，供人类随时的支配使用［6-8］。蓄热水箱是蓄热系统中最关键的一环，水箱的性能直接影响了蓄热系统的总效率［9-11］。

孙义文等［12］搭建了一套蓄热水箱测试平台，对比分析了不同工况下的蓄热水箱传热特性，研究发现加入相变材料后能有效使蓄热水箱总蓄热量增加。Necdet等［13］通过数值方法研究了水箱中的设置阻挡件对水箱温度分层的影响，发现设置阻挡层相比无障碍物而言能提供更好的热分层效果。王烨等［14］研究了隔板开孔位置与尺寸对蓄热水箱内部热分层效果的影响，发现开孔位置对多开孔水箱内热分层影响不大，对水箱蓄热量影响较大。

本文搭建了基于圆柱形蓄热单元的储热装置，对蓄热装置进行实验分析与数值模拟。实验采用控制变量法对不同入口温度以及流量来研究装置蓄热性能，并探讨在蓄热过程中圆柱形蓄热单元上、中、下部温度变化过程以及水箱内HTF 温度分布。通过数值模拟进一步分析了不同工况下水箱内部相变材料（PCM）熔化过程，为储热装置实际工程应用及设计提供了一定的理论依据。……