科技作品 特等奖
作品简介：
相变储能作为一种高效的能源存储和调度手段，在未来能源格局中具有巨大的研究潜力。现有的相变储能技术存在相变材料熔化速率慢、熔化不均匀等问题。超声波作为一种特殊的强化传热手段，可以加快相变材料熔化速率。前人所作研究均将超声波换能器布置于容器外表面，存在超声波传导损失大、能源利用率低等缺点。基于此背景，本作品通过数值模拟和实验研究，设计了一种新型的超声波优化相变储能技术系统。针对传导损失大的问题，采用功率为35W，频率为43kHz的压电陶瓷片代替大体积的超声波振子，使传热过程与超声波振动耦合；超声波发生器在腔体内与相变材料接触，相较外置超声波系统超声波传入系统损耗降低26%；针对换热不均的问题，设计了超声波发生器组布置方案及自动控制系统控制逻辑，储能单元内部熔化相界面均匀度显著提升。数值模拟与实验结果显示，本系统在环境温度为室温、相变材料熔点为 35℃条件下，相变材料熔化速率与无超声波优化对照组相比提升 50%以上，具有绝对优势，达到了优化储能单元综合效率、储能单元内能量收放快速准确控制的目的，节能减排潜力巨大。
