全球能源转型的背景下，“碳达峰，碳中和”的大目标下，可再生能源开发利用成为u必然趋势。面向可再生能源供给侧与需求侧时间尺度不匹配的问题，设计并优化了一款基于高导热复合材料的相变换热装置。装置由水、石蜡、铝翅片三部分组成，项目主要针对翅片的尺寸、间距、拓扑分布等要素进行优化，最终设计一款储能密度大、换热速度快，出口水温稳定的高性能相变换热装置。

开发一款基于高导热复合相变材料的储能密度大、换热速度快、出口水温稳定的相变换热装置，主要目标包含以下几个方面：

(1）针对换热器内的水-石蜡相变换热单元，建立一套基于焓-孔隙率法的数值计算模型以模拟不同翅片结构下的石蜡相变过程。

(2) 分别针对石蜡熔化与凝固阶段展开数值计算，分析各自过程中的热质传递机理，并比较其异同。

(3) 基于热质传递过程的认识，对翅片的长度、间距、分布方式、换热系统参数进行设计优化，比较不同条件下的系统性能差异。结合实际需求确定设计方案。

(4) 基于优化方案完成样机建模与制作，搭建实验系统对装置性能进行实验测试验证，分析比较仿真与实验结果的差异及其原因。

通过仿真优化与实验测试相结合的方式，获得了一款储能密度大、换热速度快、出口温度稳定的相变换热装置：

(1)                  单台装置石蜡装填量大于90%，对应储能密度大于120kJ/kg

(2)                  石蜡熔化阶段总时间控制在300s以内

(3)                  石蜡熔化阶段出口水温的波动范围控制在±1.5℃内

(4)                  石蜡凝固阶段总时间控制在600s以内