【Ziel】 Für die effiziente Rückgewinnung und Nutzung von Niedertemperatur-Abwärme wurde eine Phasenwechsel-Wärmespeichereinheit „verzweigte Rippen + Schaum-Metall“ vorgeschlagen. Mit der Responseflächenmethode und orthogonalen Versuchen wurden Struktur- und Materialparameter gemeinsam optimiert. 【Methode】 Unter typischen Bedingungen (80℃, 0,005 m/s) verkürzt die verzweigte Rippe die Schmelzzeit des PCM um 10,7% gegenüber geraden Rippen; die optimalen Parameter sind Längenverhältnis 1,143, Breitenverhältnis 1,057 und Verzweigungswinkel 68,987°. Bei der Systemstruktur kann der Gegenstrom-Doppeltauschrohr den Schmelzzeitraum auf 558 s reduzieren und durch zusätzliches Füllen mit Schaum-Metall auf 181 s verkürzen. Obwohl die Erhöhung der Porosität den Anteil des Phasenwechselmaterials erhöht, schwächt sie das Metallgerüst und verlängert die Schmelzzeit. 【Ergebnisse】 Zusammenfassend verbessert die Kombination aus verzweigten Rippen und Schaum-Metall die Wärmespeicherleistung der Phasenwechsel-Wärmespeichereinheit deutlich. Darüber hinaus kann eine gestufte Wärmespeicherung die Speicherleistung verbessern. Die vorgeschlagene optimale dreistufige Kaskadenkonfiguration ist: Stufe 1 - Nickelschaum mit 0,9 Porosität + Phasenwechselmaterial Octadecan; Stufe 2 - Nickelschaum mit 0,5 Porosität + Phasenwechselmaterial Octadecan; Stufe 3 - Nickelschaum mit 0,5 Porosität + Phasenwechselmaterial Stearinsäure. 【Fazit】 Die Studienergebnisse bieten eine integrierte Designgrundlage für die effiziente Erfassung und Wiederverwendung von Niedertemperatur-Abwärme bei 50～60℃.

Phasenwechsel-Wärmespeicherung; verzweigte Rippen; Responseflächenmethode; Rippenparameteroptimierung; Schaum-Metall