由于蓄热量较大、相变过程近似恒温等特点,相变储能技术被广泛的应用于工业余热的回收利用、新能源消纳、电子器件热管理及建筑物节能等领域。目前实验研究大多关注PCM内部的温度变化,对热流密度等热力学参数缺乏研究,并且在大多数实验研究中PCM内部温度测点布置数量较少、数据展示形式单一,造成PCM内部温度场和流场的变化难以被真实反映。本文采用导热性能优良的EG(膨胀石墨)与石蜡进行熔融吸附制备EG/石蜡复合相变材料,并通过合适的数据处理方法对石蜡及复合PCM的热物性、蓄放热特性进行研究,得到了如下研究结果:1.制备了 EG质量分数分别为5%、10%、15%的复合PCM并测量热物性。复合PCM的导热系数分别提升至石蜡的10倍、17倍和23倍,主要原因是EG在复合PCM内部形成了高导热通道,提升了热传导速率。复合PCM的相变温度变化不大,相变潜热值较石蜡分别下降7.4%、13.2%和19.2%,主要是因为EG和石蜡的结合属于物理结合,在实验温度下EG不会发生相变,相变潜热都来自于石蜡。2.搭建了竖直套管式换热器内PCM蓄放热特性实验台,分别研究了定功率和定温度加热工况下不同EG质量分数复合PCM储热以及释热过程中的相变规律,主要通过以下两个角度体现:一是PCM内部众多测点温度变化反应出温度场以及通过温度场反应出相变以及流动;二是通过铜棒上测点温度变化拟合出热流密度曲线反映出铜棒向介质传输能量的分布状况。实验结果表明:在相同蓄热工况下,EG/石蜡复合PCM蓄热时间最多比石蜡减少43.1%,表明添加膨胀石墨后储热装置内部导热热阻大幅降低。3.石蜡蓄热过程中,由于浮升力的作用热流体向上流动冷流体向下向外流动,导致随着液态石蜡增多,上部测点的温度会逐渐超过下部测点。添加EG会使PCM内部温度场和流场发生变化,复合PCM蓄热过程中,蓄热装置中下部PCM温度总是高于上部,并且当入口温度或加热功率较低时提高EG质量分数对蓄热速率提升幅度较大,在75℃和100℃加热工况下15%EG质量分数复合PCM蓄热所用时间分别比石蜡缩短43.1%和32.9%,原因是自然对流作用的强度随着温度的提高而增强而导热系数随温度变化不大。在放热过程中,复合PCM所需时间随着EG质量分数的增大而减小,最多比纯石蜡缩短32.3%,主要是因为放热过程中导热起主要作用。而石蜡与复合PCM的热流密度变化规律则呈现出较大的不同,石蜡蓄热后期铜棒上热流密度从下到上逐渐减小,而复合PCM蓄热后期铜棒上热流密度从上到下逐渐增大。本文对石蜡及EG/石蜡复合PCM蓄放热过程中内部温度场和流场以及热流密度等热力学参数的分析,比较详细的展示了储热装置内部的热传递规律,为更有针对性的提高相变系统的蓄放热能力提供理论基础。