翅片结构对Ca(OH)2/CaO体系热化学储能反应器传热影响的模拟研究

热化学储能是实现太阳能光热发电长期稳定使用的有效方法，热化学储能反应器是实现热量存储和释放的核心装置。在热化学储能系统中，能够通过优化热化学储能反应器的结构提高其效率。因此，对储能反应器的性能、结构进行详细考察有助于反应器形式的改进和性能优化。采用COMSOL Multiphysics软件，模拟研究反应器内部载热流体通道内翅片排布对CaO/Ca(OH)2体系储/放热过程的影响。其中，热载体流道侧的流道采用半圆柱型翅片，翅片采用并列与交错两种排布方式。模拟结果表明，在孔隙率为0.5的条件下，水解过程中，对称式翅片反应器与交错式翅片反应器的反应时间大幅减少，相较于板式反应器，减少了27%的反应时间。在水合过程中，交错式翅片反应器相比板式减少7%的反应时间。

世界各国普遍认识到：为了避免全球极端天气带来的威胁，人类需要关掉持续排放温室气体的“水龙头”， 并在本世纪末实现将每年向全球大气排放510 × 108 吨CO2 当量的温室气体“净零”排放[1]。

迫于现实环境的压力和政府的号召下， 可持续发展成为当今社会的必由之路[2] [3]。

太阳能热发电技术的发展大大减少了对于化石能源的依赖，已被很多国家和地区开发利用。但在利用太阳能的过程中存在间歇性、不能稳定持续地供应热量，储能技术是解决这一问题的有效方式[4]。在显热储存技术中，熔盐体系具有良好的应用，特别是多元混合熔盐，具有高温蒸气压低，且价格便宜的特点。研发具有熔点低、腐蚀性低、稳定性好、温度范围广和价格低廉等优点的熔盐体系，仍是优化太阳能光热发电技术的重要途径[5] [6]。潜热储存技术是基于材料的相变过程，拥有相变温度趋向于定温、能量密度较高的特点。热化学储能技术可分为几种不同的体系，例如金属氢化物体系[7]、氧化还原体系[8]、有机物热化学体系[9]、碳酸盐体系[10]和氨基体系[11]等[12] [13]。与潜热和显热两种储能方法相比较，热化学储能技术(Thermochemical energy storage, TCES)具有储能密度高，可以长时间储存热量，并且热量损失小，满足远距离运输要求等优点[14] [15] [16] [17]。

Ca(OH)2/CaO 是一种较为成熟的TCES 体系，其工作温度一般在623.15~723.15 K 之间。在吸热过程中，热量通过传热流体(Heat transfer fluid，HTF)从太阳能发电塔传递到TCES 反应器，触发Ca(OH)2 吸