相变蓄热换热器作为一种蓄热系统,能够降低能耗,在节能减排方面发挥着重要的作用,如何提高传热效率,强化换热,将能耗降到最低是目前换热器节能领域面临的重要问题。本文将在改善相变材料热物性的基础上,采用数值模拟的方法研究换热器结构、换热工况等因素对填充石蜡/石墨烯复合相变材料的蓄热换热器的性能影响,从而为蓄热型换热器在建筑节能等方面的应用提供一定的理论支撑。选用低熔点的54#石蜡和高熔点的64#石蜡按一定比例混合,结果表明:当两种石蜡为6:4时,其相变温度为59.2℃,相变潜热为214.37 kJ/kg。当在混合石蜡中加入了质量分数为1.5%的石墨烯,制备石蜡/石墨烯复合相变材料后发现,此时复合相变材料的相变潜热只下降了1.4%,相变温度下降了2.2℃,但其导热性能提高了34%,且其稳定性及均匀性较好,因此可将该材料填充入蓄热换热器中作为蓄热工质。为验证数值模拟的准确性,本文用同心套管模型通过数值模拟的方法与文献中的实验结果进行对比,分析了相变材料填充到同心套管换热器内,内管中通入热水,相变材料在换热器中的相变温度及熔化过程,文献中所用相变材料熔点为51℃。结果表明,其熔化过程与文献中提供的实验结果相一致,表明文中所采用的数值模拟方法是正确的。为了研究换热面积对换热器蓄放热的影响,将换热器内分别设置了外管管径相同、数目分别为1、2、3、4的内管。结果表明,4内管换热器可以明显增强复合相变材料在蓄放热过程中的自然对流传热,减小传热热阻,其蓄热时间和放热时间分别比1内管换热器缩短32.5%、29.74%。同时水温也是影响换热器中复合相变材料蓄放热的重要因素,蓄热过程中,水温越高,则复合相变材料的熔化时间越短,水温越低,则越有利于复合相变材料的凝固。管心距是换热器结构的一个重要参数,本文基于四内管换热器,研究了管心距与管径比分别为1.3、2.0、2.6、3.3时,换热器内复合相变材料的蓄放热性能。结果表明:管心距与管径比为2.6时,由于其内管与内管之间,内管与外管内壁之间的热阻较平均,此时四管换热器蓄放热效率最高,蓄放热效率分别比管心距与管径比为1.3的模型提高23.9%和13.30%。本文研究了内管为椭圆管时,蓄热换热器的性能。当椭圆管与圆管的体积相同时,椭圆管的比表面积比圆管要大。当内管内水的流量相同时,内管为椭圆管的蓄热换热器其蓄放热速率分别比圆形内管模型高12.96%和9.20%。且椭圆管的换热综合性能高于圆管,内管内水的质量流速越低,椭圆管的PEC因子值越大,因此椭圆管更适合应用在内管中流体低质量流速的情况,说明在蓄热型换热器中更适合采用椭圆管作为其换热内管。