随着经济的快速发展和人类生活水平的提高,人类对传统化石能源的消耗量也不断增加,并且化石能源的大量使用导致了环境污染和气候的恶化,因此能源的有效利用及新能源的开发就变得极为重要,其中蓄热(TES)系统的开发就是提高能源利用率的一个重要表现。蓄热是将能量临时储存起来供以后需要时使用,它解决了能源供应与需求之间的矛盾。本文采用数值研究的方法分析讨论了壳管束相变蓄热器的蓄热性能。首先利用耦合传热的方法建立了三维的数值模型,所建立的壳管束蓄热器模型具有27根管子,其中传热流体(HTF)在管内流动,相变材料(PCM)填充在管束之间。HTF采用的是空气,PCM选用正十八烷(n-octadecane)。然后采用块结构化网格对该模型进行网格的划分,将壳管束蓄热模型分成82个区域。最后对PCM的相变传热和HTF的对流换热进行了耦合计算。数值结果表明:(1)在完全相变前,蓄热单元和蓄热管束的潜热蓄热量随传热流体的入口流速和入口温度的增加而增加;当相变完成后,潜热蓄热量不再随流速和温度发生变化。(2)在整个蓄热过程中,蓄热单元及蓄热管束的瞬时能效比出现了两个峰值,第一个峰值均出现在蓄热起始阶段,蓄热单元的第二个峰值出现在即将完成蓄热的阶段,蓄热管束的第二个峰值出现在未完成相变的阶段。随着传热流体入口流速和入口温度的增加,瞬时能效比的两个峰值出现的时刻均向前推移。随着入口流速的增加,瞬态能效比减小,且受流速的影响的程度越来越弱。但随着入口温度的增加瞬态能效比增大。(3)随着入口流速的增加,蓄热单元和蓄热管束的平均能效比逐渐减小,蓄热率逐渐增大;随着入口温度的增大,蓄热单元和蓄热管束的平均能效比及蓄热率均逐渐增大的。(4)当蓄热单元放置在蓄热管束中,蓄热管束比单独27个蓄热单元完成相变的时间分别缩短为原来的8.3%,9.0%,9.7%,10.0%,10.2%及10.4%。由此可见,当单独分析蓄热管束中的蓄热单元时,蓄热管束之间的传热影响不可忽略。(5)在相同的传热流体区管径下,随着相变材料区外径的逐渐增加,蓄热单元的平均能效比和最大蓄热率是逐渐减小的,所消耗机械能及融化时间是逐渐增大的;在相同的相变材料体积下,随着传热流体管径的逐渐增大,相变材料的平均能效比及最大蓄热量逐渐增大,所消耗的机械能及融化时间逐渐减小。