由于相变材料(PCM)在较小温度范围内发生相变的过程中可以吸收或者释放出大量的相变潜热,从而缩小储热装置的体积,使得相变储能技术具有很高的实用价值。相变储能可以被广泛应用在建筑供暖、余热利用、压缩空气储能及太阳能热发电系统中。近年来,对相变材料热物性的测量、相变传热过程以及相变储能装置的研究成为当前的研究热点。本文首先根据相变材料选择原则在合适温度范围内,遴选出赤藻糖醇为储热材料。对赤藻糖醇的相变温度、熔融焓、导热系数、粘度和分解温度等热物性参数进行了全面的测量。研究发现：赤藻糖醇熔化温度约为120.39℃,相变潜热为319.5kJ/kg；赤藻糖醇有较强的过冷特性,本文测量中其过冷度在93.64℃-113.19℃之间；在180℃以下基本保持热稳定,在约250℃下完全分解；赤藻糖醇固态导热系数随着温度升高而线性降低,液态赤藻糖醇导热系数随着温度升高而线性升高；赤藻糖醇粘度随着温度升高而降低。然后,本文建立了以空气为传热流体(HTF),以赤藻糖醇为储热材料的相变储热实验台,进行了不同工况下的储热/释热实验,研究了赤藻糖醇在竖直套管式相变单元内熔化/凝固的导热和自然对流耦合传热机理,并对运行参数进口温度、压力和质量流量对系统传热性能的影响进行了分析。研究结果表明：(1)熔化过程中,液相赤藻糖醇首先占据储热单元上部,随后从上而下逐步推进,传热方式在初始阶段由导热主导,随后主要由自然对流主导。(2)凝固过程中,赤藻糖醇存在明显过冷现象,内部的传热起始由自然对流主导,随后由导热主导。(3)提高空气进口温度和流量可以提高储热过程传热率,缩短储热时间。进口压力的变化对储热过程传热率及传热系数等影响不大。(4)提高空气的质量流量可以增强释热过程的传热,由于赤藻糖醇内存在冷头效应,质量流量的变化对过冷度影响不大。最后,基于焓法模型来模拟相变过程,以有效导热系数形式考虑熔化过程中液态PCM内的自然对流,建立了套管式相变储热的数值模拟方法。由于前人的模型不能实现液态PCM从上往下推进的过程,因此本文提出了有效导热系数的新模型。经过计算得到合适的系数,并与本文实验结果对比,得到与实验比较吻合的模拟结果。在此基础上开展了以赤藻糖醇、阿拉伯糖醇和木糖醇为储热材料的3种PCM串联组合储热单元的数值模拟研究,对3PCM单元内部子单元的传热过程进行了分析,并采用能量和(?)分析的方法对进口温度和流量对系统性能的影响进行了研究。结果表明：(1)串联3PCM单元比采用赤藻糖醇为储热材料的1PCM单元在储热过程有更高的传热率；(2)对3PCM串联单元中的PCM传热均可以分为3个阶段：固态显热主导、潜热主导和液态显热主导阶段；(3)提高流量和储热进口温度可以加快储热和储(?)速度；提高流量和降低进口温度会加速释热和释(?)速度；(4)循环热效率和循环炯效率随着储热时间的减小和释热时间的增大而升高。