蓄热技术可有效解决能源浪费问题,也可在一定程度上解决清洁能源固有的间歇性以及波动性,并可使热电联产机组实现热电解耦,在众多领域都有其发展的空间。本文利用焓法模型,大大简化了计算过程,使得相变蓄热移动边界难以求解的问题得到了有效改善。在不同条件下对蓄热装置的蓄放、热过程做出了系统研究,分析了各个参数对相变蓄热装置蓄、放热性能的影响,并利用数值模拟与正交试验相结合的办法对级联相变蓄热装置和管翅式相变蓄热装置进行了优化。主要研究内容如下:首先,建立四级级联套管式相变蓄热装置和单级管翅式相变蓄热装置模型,通过数值模拟研究了换热流体进口流量、进口温度、相变材料的初始温度对装置蓄、放热过程的影响,研究结果表明:随着流量的增加,蓄热过程中换热流体出口处的温度会随之增大,而放热过程中换热流体的出口温度会随之减小。4种不同流量下装置的蓄热量与放热量分别为:41.518MJ、48.601MJ、53.039MJ、55.859MJ;39.922 MJ、45.238 MJ、48.686 MJ、50.905MJ,由此可见:蓄、放热过程中相变材料的吸热量与放热量、换热流体进口流量的增大而增大。而不同流量下整个蓄、放热过程结束时装置的?效率分别为:76.157%、69.746%、48.686%、50.905%;65.712%、57.438%、50541%、44.815%,因此得出:?效率随着进口流量的增大而减小。换热流体进口温度越大,蓄、放热过程中装置出口温度也越高。提高换热流体的进口温度,蓄热过程中装置的蓄热量、换热流体的放热量会随之增大,而放热过程中装置的放热量、换热流体的吸热量会随之减小。蓄热过程结束时4种不同进口温度下装置的?效率会随着进口温度的增大而减小,分别为:68.793%、67.455%、66.386%、65.485%;放热过程结束时装置的?效率会随着进口温度的增而增大,分别为:38.937%、44.579%、50.541%、56.144%。初始温度越高的相变材料在蓄热过程中熔化的越快,而放热过程中凝固的越慢。蓄热过程中初始温度越高的装置在同一时刻的蓄热量、换热流体的放热量、相变材料的平均蓄热速率、平均蓄热速率密度以及装置的?效率都会减小。而放热过程中初始温度越高的装置其相变材料的放热量,换热流体的吸热量以及装置的?效率都会增大。其次,利用正交试验与数值模拟相结合的办法分别对级联相变蓄热装置和管翅式相变蓄热装置进行了优化,优化结果显示:对于级联相变蓄热装置,通过三元二次回归正交试验建立了每层相变材料的高度与蓄热量以及?效率的回归方程,两个方程的相对误差均小于1.45%,具有很好的不失拟性。根据回归方程得到相变材料PCM1、PCM2、PCM3、PCM4的高度比例为1:3:4:4时的蓄热量达到最大值。蓄热3600s时,比等高度布置时多蓄热10900k J。同时根据回归方程得到的相变材料PCM1、PCM2、PCM3、PCM4的高度比例为4:3:4:1时的?效率最大。蓄热3600s时,比等高度布置时的?效率大3.192%。翅片长度、内管半径、翅片厚度对管翅式相变蓄热装置的影响程度依次减小。回归方程满足回归系数检验、回归方程检验以及失拟性检验。根据回归方程在研究范围内对三个因素进行优化,得到内管半径、翅片长度、翅片厚度分别为30mm、20mm、20mm时蓄热装置在5000s时的蓄热量最大,可达到2250kJ。