近日，浙江大学能源工程学院车辆工程研究所俞小莉团队在能源领域国际权威期刊《Energy》和《Applied Thermal Engineering》发表系列文章“Effects of fluctuating thermal sources on a shell-and-tube latent thermal energy storage during charging process”和“Parametric study on melting process of a shell-and-tube latent thermal energy storage under fluctuating thermal conditions”，初次探明了非稳态热源条件下管壳式相变储热换热器的储热过程及影响机制，研究成果对面向非稳态热源的储热换热器的设计和优化具有重要指导意义。
非稳态热源的波动特性：余热波动特征: (a)钢坯预热炉；(b)水泥熟料冷却器；(c)工业电弧炉；(d)内燃机
实际生产生活中的余热资源分布较广且数量巨大，但往往都呈现出不同程度的波动特性，给余热的高效稳定回收带来了挑战。相变储热换热器利用相变材料的高潜热和恒定相变温度，可对非稳态热源进行“削峰填谷”，实现余热回收系统的高效、稳定和安全运行。因此，探明非稳态热源条件下相变储热换热器的储热过程及影响机制，储热换热器的设计和优化具有重要意义。课题组以管壳式相变储热换热器为例，系统探究了非稳态热源波动特性、相变材料热导率和传热流体的换热系数的关键参数对储热换热器储热过程中的储热量和热响应性能的影响。研究结果发现，非稳态热源的周期和振幅较大时，能较大程度上促进相变材料的熔化过程，但周期和振幅均较小时影响效果不明显。同时，相变材料热导率和热源的换热系数会改变储热过程关键参数对非稳态热源周期和振幅的敏感性。
非稳态热源的周期和振幅对储热过程中相变材料液相率的影响
不同热导率下储热换热器中相变材料液相率随非稳态热源周期和振幅的变化关系：（a）λ=0.88；（b）λ=1.2
该研究受到国家自然科学基金、浙江大学宁波研究院团队项目，以及中央高校基本科研业务费项目等基金的资助。论文第一作者为能源学院车辆所俞小莉教授的2016级直博生李智，通讯作者为俞小莉教授课题组黄瑞老师和陆奕骥博士。感谢学院和研究所各级领导和专家老师对本课题组的长期支持。
