Heat storage technology can effectively solve the intermittency and instability of solar radiation and it also plays a vital role in solar thermal power generation. In this paper, Al-based alloys as candidates for high-temperature phase change material (PCM) with different Si/Cu content ratios are prepared. Thermal properties such as melting point, latent heat, specific heat, and thermal conductivity are investigated. A numerical model of phase change heat storage unit (PCHSU) is developed to analyze the heat transfer characteristics. The structural parameters are optimized by the PCM container structure, the surface to volume ratio, and inserted inner ring fins. The operating conditions are optimized by the flow direction, the inlet temperature, and the velocity of the thermal fluid. The results show that Al-5%Si-31.5%Cu (wt. %) has strengths in latent heat, specific heat, and thermal conductivity. The PCM container with a circular structure is superior to that of hexagonal and square structures in heat storage rate and thermal uniformity. The heat storage rate of PCHSU with inner ring finned tube is 6.83% higher than that of the smooth tube, and it has the advantage of inhibiting thermal stress due to the axial temperature uniformity. The horizontal PCHSU is more helpful in stabilizing the state of thermal fluid outlet temperature. Notably, 1023 K and 10 m/s are the optimal inlet temperature and velocity of the thermal fluid. Finally, the heat storage module is analyzed based on the variation of solar radiation intensity. These conclusions provide guidance for the design and optimization of PCHSU for heat storage systems.

中文翻译：

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以铝基合金为相变材料通过结构参数和运行条件优化潜热存储性能

储热技术可以有效解决太阳辐射的间歇性和不稳定性，在太阳能热发电中也起着至关重要的作用。在本文中，制备了Al基合金作为具有不同Si / Cu含量比的高温相变材料（PCM）的候选材料。研究了诸如熔点，潜热，比热和热导率的热性能。建立了相变储热单元（PCHSU）的数值模型来分析传热特性。结构参数通过PCM容器结构，表面体积比和插入的内环翅片进行了优化。通过流动方向，入口温度和导热液的速度来优化运行条件。结果表明，Al-5％Si-31.5％Cu（重量％。％）在潜热，比热和导热率方面具有优势。具有圆形结构的PCM容器在储热速率和热均匀性方面优于六边形和正方形结构。带有内环翅片管的PCHSU的储热率比光滑管的储热率高6.83％，并且由于轴向温度均匀性，具有抑制热应力的优点。水平PCHSU有助于稳定导热液出口温度的状态。值得注意的是，1023 K和10 m / s是导热液的最佳入口温度和速度。最后，根据太阳辐射强度的变化对储热模块进行了分析。这些结论为储热系统PCHSU的设计和优化提供了指导。和热导率。具有圆形结构的PCM容器在储热速率和热均匀性方面优于六边形和正方形结构。带有内环翅片管的PCHSU的储热率比光滑管的储热率高6.83％，并且由于轴向温度均匀性，具有抑制热应力的优点。水平PCHSU有助于稳定导热液出口温度的状态。值得注意的是，1023 K和10 m / s是热流体的最佳入口温度和速度。最后，根据太阳辐射强度的变化对储热模块进行了分析。这些结论为储热系统PCHSU的设计和优化提供了指导。和热导率。具有圆形结构的PCM容器在储热速率和热均匀性方面优于六边形和正方形结构。带有内环翅片管的PCHSU的储热率比光滑管的储热率高6.83％，并且由于轴向温度均匀性，具有抑制热应力的优点。水平PCHSU有助于稳定导热液出口温度的状态。值得注意的是，1023 K和10 m / s是导热液的最佳入口温度和速度。最后，根据太阳辐射强度的变化对储热模块进行了分析。这些结论为储热系统PCHSU的设计和优化提供了指导。具有圆形结构的PCM容器在储热速率和热均匀性方面优于六边形和正方形结构。带有内环翅片管的PCHSU的储热率比光滑管的储热率高6.83％，并且由于轴向温度均匀性，具有抑制热应力的优点。水平PCHSU有助于稳定导热液出口温度的状态。值得注意的是，1023 K和10 m / s是导热液的最佳入口温度和速度。最后，根据太阳辐射强度的变化对储热模块进行了分析。这些结论为储热系统PCHSU的设计和优化提供了指导。具有圆形结构的PCM容器在储热速率和热均匀性方面优于六边形和正方形结构。带有内环翅片管的PCHSU的储热率比光滑管的储热率高6.83％，并且由于轴向温度均匀性，具有抑制热应力的优点。水平PCHSU有助于稳定导热液出口温度的状态。值得注意的是，1023 K和10 m / s是导热液的最佳入口温度和速度。最后，根据太阳辐射强度的变化对储热模块进行了分析。这些结论为储热系统PCHSU的设计和优化提供了指导。比光滑管高83％，具有轴向温度均匀性可抑制热应力的优点。水平PCHSU有助于稳定导热液出口温度的状态。值得注意的是，1023 K和10 m / s是导热液的最佳入口温度和速度。最后，根据太阳辐射强度的变化对储热模块进行了分析。这些结论为储热系统PCHSU的设计和优化提供了指导。比光滑管高83％，具有轴向温度均匀性可抑制热应力的优点。水平PCHSU有助于稳定导热液出口温度的状态。值得注意的是，1023 K和10 m / s是导热液的最佳入口温度和速度。最后，根据太阳辐射强度的变化对储热模块进行了分析。这些结论为储热系统PCHSU的设计和优化提供了指导。最后，根据太阳辐射强度的变化对储热模块进行了分析。这些结论为储热系统PCHSU的设计和优化提供了指导。最后，根据太阳辐射强度的变化对储热模块进行了分析。这些结论为储热系统PCHSU的设计和优化提供了指导。