可再生能源例如太阳能等，是实现碳达峰、碳中和目标的重要能源形式，但其存在间歇性与不规律性等问题。将相变蓄能技术与可再生能源结合可以利用相变蓄能技术提高系统的稳定性。提出微热管阵列梯级相变蓄热系统，以空气为换热流体，以 52#石蜡和月桂酸作为梯级蓄热的两种相变材料，研究梯级蓄热装置在换热流体不同进口温度、不同流量下的蓄热特性。结果显示，该装置在较大的填充率下缩短了蓄放热时间，完成蓄热过程所需时间与单级蓄热装置相比缩短了 43.75%。换热流体进口温度对梯级蓄热系统传热性能有较大影响。梯级蓄热装置的蓄热效率和放热效率分别为 88.9%和 76.8%。蓄热过程中，梯级蓄热装置蓄热器 1 和蓄热器 2 的平均有效性分别为0.51 和 0.45。

结论

（1）在典型蓄热工况（入口温度 70 ℃，风量55 m3/h）下，梯级蓄热装置的蓄热器 1 和蓄热器 2的平均蓄热功率分别为 186.3 W 和 178.2 W。蓄热过程中，两种相变材料的潜热蓄热阶段大致重合。梯级蓄热装置的蓄热效率为 88.9%，完成蓄热过程所需时间与单级蓄热装置相比缩短了 43.75%。

（2）换热流体入口温度对梯级蓄热装置的蓄热速率影响较大。换热流体与相变材料相变温度的温差越大，换热驱动力越强，蓄热过程所需时间越短，蓄热功率越大。

（3）换热流体风量的增加可增强换热流体侧的对流换热，蓄热过程所需时间更短，蓄热功率越大。换热流体风量变化对梯级蓄热装置性能的影响不如入口温度变化带来的影响明显，且会带来风机能耗的增加，因此在实际应用中应慎重考虑用增加风量的方式强化换热。

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