在能源的开发利用过程之中存在间歇性和不稳定性,存在着时效性差异,如何能够“移峰填谷”,提高能源利用效率是一个亟需解决的问题。蓄热技术可以有效调节空调昼夜用电负荷不平衡的现象,从而降低发电成本和提高电网运行的安全性,在国内外的制冷空调中得到广泛的应用。在蓄热技术应用过程中,蓄热单元是一个关键部件,开发出一种高效、稳定的潜热蓄热单元十分必要。过去对潜热蓄热的强化研究主要集中在管壳式、板式和柱式蓄热器上,本文则是在球形相变蓄热单元的基础上,提出了一种球形多级相变蓄热单元的模型。利用已有的相变材料、通过数值模拟的方法研究了该蓄热单元蓄、释热特性,分析了其在蓄热融化和释热凝固过程中的特性。模拟研究了球形单相变蓄热单元蓄、释热特性,研究了不同的定型材料壁厚对其蓄、释热过程的影响。结果表明,球形单相变材料蓄热单元的蓄、释热过程大致可以分为初始阶段、稳定阶段和滞止阶段三个区间,并且其释热凝固的过程要比蓄热融化的过程所需要的时间增加将近44.2%,而定型材料的厚度对其蓄、释热过程的影响不大。模拟研究了球形多级相变蓄热单元蓄、释热过程的特性,结果表明,与球形单相变材料蓄热单元相比,球形多级相变蓄热单元的蓄热速率提高了 25.8%,释热速率有所减缓,减慢了 1.1%,但是从整个蓄、释热周期的角度来看,其速率加快了 9.3%。研究了不同换热流体温度,即不同边界温度条件下球形多级相变蓄热单元的蓄、释热特性,研究表明随着传热流体温度的升高可以加快蓄热速率,记录的数据表明温度提高10℃,其蓄热时间加快了 21.6%;而随着传热流体温度的降低,蓄热单元释热凝固的速度也可以加快,温度降低10℃,释热过程的时间缩短了22%。研究了在考虑自然对流的条件下,球形多级相变蓄热单元的蓄、释热性能。研究结果发现自然对流现象分别可以加快蓄热单元28.1%的蓄热速率和32.6%的释热速率,但是在蓄、释热过程中导热占据着主导地位。