CN108955333A - 一种换热面积计算、相变换热器设计的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种换热面积计算、相变换热器设计的方法和装置，计算方法包括：获取预设的相变材料热端温度、相变材料冷端温度、相变换热器的换热流道冷端温度以及相变换热器的换热流道热端温度；根据相变材料热端温度、相变材料冷端温度、换热流道冷端温度以及换热流道热端温度计算对数平均温差；确定相变换热器的传热系数；根据对数平均温差、传热系数以及预设换热功率计算得到相变换热器的换热面积。该方案实现了相变材料在换热器中的应用，丰富了换热器的实现方式，充分利用了相变材料的优良特性，进而可以提高换热器的性能、提高能量利用率。

Description

一种换热面积计算、相变换热器设计的方法和装置

技术领域

本发明涉及热能技术领域，具体涉及一种换热面积计算、相变换热器设计的方法和装置。

背景技术

相变材料(PCM-Phase Change Material)是指随温度变化而改变物质状态并能提供潜热的物质。转变物理性质的过程称为相变过程，这时相变材料将吸收或释放大量的潜热。相变材料具有在一定温度范围内改变其物理状态的能力。以固－液相变为例，在加热到熔化温度时，就产生从固态到液态的相变，熔化的过程中，相变材料吸收并储存大量的潜热；当相变材料冷却时，储存的热量在一定的温度范围内要散发到环境中去，进行从液态到固态的逆相变。在这两种相变过程中，所储存或释放的能量称为相变潜热。物理状态发生变化时，材料自身的温度在相变完成前几乎维持不变，形成一个宽的温度平台，虽然温度不变，但吸收或释放的潜热却相当大。

换热器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的节能设备，是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到流程规定的指标，以满足工艺条件的需要，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。换热器行业涉及暖通、压力容器、中水处理设备，化工，石油等近30多种产业，相互形成产业链条。随着人类物质水平的提高，人们对于换热器的要求也越来越高，现有的换热器的工作性能已经不能满足日益发展的工程需求，如果相变材料能应用于换热器，相变材料良好的储热性能，可以大大提高换热器的性能，然而，目前还未有成形的根据相变材料设计换热器的方案。

由于换热器的效率与换热面积相关，如何确定以相变材料为热工质的换热器的换热面积成为一个亟待解决的技术问题。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于现有技术中还未有成形的根据相变材料设计换热器的方案。从而提供一种换热面积计算、相变换热器设计的方法和装置。

有鉴于此，本发明实施例的第一方面提供了一种换热面积计算方法，包括：获取预设的相变材料热端温度、相变材料冷端温度、相变换热器的换热流道冷端温度以及相变换热器的换热流道热端温度；根据所述相变材料热端温度、所述相变材料冷端温度、所述换热流道冷端温度以及所述换热流道热端温度计算对数平均温差；确定所述相变换热器的传热系数；根据所述对数平均温差、所述传热系数以及预设换热功率计算得到所述相变换热器的换热面积。

优选地，所述确定所述相变换热器的传热系数包括：根据所述相变材料的预设结构形状、所述相变材料以及换热流体的材料属性确定所述传热系数。

优选地，所述根据所述相变材料热端温度、所述相变材料冷端温度、所述换热流道冷端温度以及所述换热流道热端温度计算对数平均温差包括：采用如下公式计算所述对数平均温差：

其中，Δt_lm是所述对数平均温差，Δt₁是所述相变材料热端温度t₁′与所述换热流道热端温度t₂″的差值，Δt₂是所述相变材料冷端温度t₁″与所述换热流道冷端温度t₂′的差值。

优选地，所述根据所述对数平均温差、所述传热系数以及预设换热功率计算得到所述相变换热器的换热面积包括：采用如下公式计算所述换热面积：

其中，A是所述换热面积，W是所述预设换热功率，K是所述传热系数，Δt_lm是所述对数平均温差。

本发明实施例的第二方面提供了一种相变换热器设计方法，包括：采用本发明实施例的第一方面所述的换热面积计算方法计算相变换热器的换热面积；根据相变材料的预设结构形状确定所述相变换热器的压损；根据所述换热面积和所述相变换热器的压损确定所述相变换热器的最终结构。

优选地，所述相变材料的预设结构形状为平板式结构，所述根据相变材料的预设结构形状确定所述相变换热器的压损包括：采用如下公式计算所述相变换热器的压损：

其中，L_v是板材长度，ρ是所述换热流体的密度，V是所述换热流体的流速，f是所述换热流体的流动摩擦因子，d_e是所述相变换热器的几何结构因子，ΔP是预设的所述相变换热器的压损。

本发明实施例的第三方面提供了一种换热面积计算装置，包括：获取模块，用于获取预设的相变材料热端温度、相变材料冷端温度、相变换热器的换热流道冷端温度以及相变换热器的换热流道热端温度；第一计算模块，用于根据所述相变材料热端温度、所述相变材料冷端温度、所述换热流道冷端温度以及所述换热流道热端温度计算对数平均温差；第一确定模块，用于确定所述相变换热器的传热系数；第二计算模块，用于根据所述对数平均温差、所述传热系数以及预设换热功率计算得到所述相变换热器的换热面积。

优选地，所述确定所述相变换热器的传热系数包括：根据所述相变材料的预设结构形状、所述相变材料以及换热流体的材料属性确定所述传热系数。

优选地，所述根据所述相变材料热端温度、所述相变材料冷端温度、所述换热流道冷端温度以及所述换热流道热端温度计算对数平均温差包括：采用如下公式计算所述对数平均温差：

其中，Δt_lm是所述对数平均温差，Δt₁是所述相变材料热端温度t₁′与所述换热流道热端温度t₂″的差值，Δt₂是所述相变材料冷端温度t₁″与所述换热流道冷端温度t₂′的差值。

优选地，所述根据所述对数平均温差、所述传热系数以及预设换热功率计算得到所述相变换热器的换热面积包括：采用如下公式计算所述换热面积：

其中，A是所述换热面积，W是所述预设换热功率，K是所述传热系数，Δt_lm是所述对数平均温差。

本发明实施例的第四方面提供了一种相变换热器设计装置，包括：第三计算模块，用于采用本发明实施例的第一方面所述的换热面积计算方法计算相变换热器的换热面积；第二确定模块，用于根据相变材料的预设结构形状确定所述相变换热器的压损；第三确定模块，用于根据所述换热面积和所述相变换热器的压损确定所述相变换热器的最终结构。

优选地，所述相变材料的预设结构形状为平板式结构，所述根据相变材料的预设结构形状确定所述相变换热器的压损包括：采用如下公式计算所述相变换热器的压损：

其中，L_v是板材长度，ρ是所述换热流体的密度，V是所述换热流体的流速，f是所述换热流体的流动摩擦因子，d_e是所述相变换热器的几何结构因子，ΔP是预设的所述相变换热器的压损。

本发明的技术方案具有以下优点：

本发明实施例提供的一种换热面积计算、相变换热器设计的方法和装置，通过预设的相变材料的冷、热端温度以及换热流道冷、热端温度计算得到相变换热器的对数平均温差，并根据相变材料的预设结构形状、相变材料的材料属性以及换热流体的材料属性估计相变换热器的传热系数，然后根据计算得到的对数平均温差、传热系数以及预设换热功率计算得到相变换热器的换热面积，根据换热面积以及换热器在工程上的压损要求即可确定相变换热器的最终结构，如此，实现了将相变材料作为热工质设计换热器，丰富了换热器的实现方式，充分利用了相变材料的优良特性，弥补了现有技术的不足，实现了相变材料在换热器中的应用，进而可以提高换热器的性能、提高能量利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1的换热面积计算方法的一个流程图；

图2为本发明实施例1的相变换热器内部的温度分布示意图；

图3为本发明实施例1的简化后的相变换热器内部的温度分布示意图；

图4为本发明实施例1的相变换热器中主换热区换热过程示意图；

图5为本发明实施例1的相变换热器的换热流道结构示意图；

图6为本发明实施例2的相变换热器设计方法的一个流程图；

图7为本发明实施例3的换热面积计算装置的一个框图；

图8为本发明实施例4的相变换热器设计装置的一个框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供一种换热面积计算方法，适用于以相变材料为热工质的换热器换热面积的计算，如图1所示，该方法包括如下步骤：

S11：获取预设的相变材料热端温度、相变材料冷端温度、相变换热器的换热流道冷端温度以及相变换热器的换热流道热端温度。具体地，比如本实施例选取的相变材料的相变温度为138℃，即相变材料热端温度为138℃，以空气作为换热流体、冷空气进入热空气流出的换热过程为例，换热器出口空气温度(即换热流道热端温度)要求110℃，冷空气入换热器温度(即换热流道冷端温度)为35℃。以换热流道热端温度110℃、相变温度138℃以及冷端传热温差10℃为分界线，放热过程中储热换热器内部的PCM(Phase Change Material，PCM，相变材料)沿着空气表观流动方向可以分为四个温区(如图2所示)：①高于相变温度的PCM显热释放段(图2中Tmax为过热PCM的温度)；②相变温度下的PCM相变潜热释放段；③低于相变温度的PCM显热释放段；④彻底冷却的PCM段，各个温区具体说明如下：

温区①：高于相变温度的PCM显热释放段。温度区间为138℃以上，所储热量为液态PCM的显热，释放过程中PCM侧的热阻为液态PCM的导热热阻。

温区②：相变温度下的PCM相变潜热释放段。温度为138℃时，PCM处于两相区，该过程释放的热量主要为液态PCM的潜热。释放过程中PCM侧的热阻为已经凝固的固态PCM的导热热阻。相变热释放过程温度不变，随着放热过程持续进行，温区②会沿着气流方向向前推进。

温区③：低于相变温度的PCM显热释放段。温度区间低于138℃时，所储热量为固态PCM的显热，释放过程中PCM侧的热阻为固态PCM的导热热阻。随着放热过程持续进行，温区③也会沿着气流方向向前推进。

温区④：被彻底冷却的PCM段。靠近冷端(空气入口处)的PCM固体会迅速被冷却接近空气温度的低温，随着放热继续进行，被彻底冷却的PCM段越来越长，储热换热器内的有效换热面积逐渐变小。

在上述温区中，温区②和③为换热主要进行区域(承担主要换热量)，这两个区域所需的换热面积称为储热换热器的“有效换热面积”，而整个储热换热器(温区①～④的面积总和)的实际换热面积称为“实际换热面积”。随着PCM不断的冷却，温区②和③会向前推进。想要获得持续平稳的出口温度穿透曲线，要求温区②和③在图1中所占范围尽量狭窄。这就意味着储热换热器的“实际换热面积”要尽可能大于“有效换热面积”，这样才能容纳温区②和③的移动，因此设计换热器时需要重点考虑该特点。为了便于设计，本实施例将图2所示的换热器内部温度分布进行适当简化，即忽略温区①中PCM的过热度，并将图2的温区②和③简化为图3所示的的温区②，即主要传热温区，得到图3所示的简化后的换热器内部的温度分布图。

S12：根据相变材料热端温度、相变材料冷端温度、换热流道冷端温度以及换热流道热端温度计算对数平均温差。具体地，如图4所示，在图3中的温区②中，换热器出口空气温度(即换热流道热端温度)设为110℃，冷端PCM的温度(即预设的相变材料冷端温度)设为45℃，则主换热温区②内的热交换过程可简化为如图4所示的换热过程。

作为一种优选方案，步骤S12具体可以为：采用如下公式计算对数平均温差：

其中，Δt_lm是对数平均温差，Δt₁是相变材料热端温度t₁′与换热流道热端温度t₂″的差值，Δt₂是相变材料冷端温度t₁″与换热流道冷端温度t₂′的差值。具体地，在本实施例中，各个参数可以选取如下值：

相变材料热端温度t₁′＝138℃，相变材料冷端温度t₁″＝45℃，换热流道冷端温度t₂′＝35℃，换热流道热端温度t₂″＝110℃；如图4所示，可求得该换热过程的对数平均温差：

S13：确定相变换热器的传热系数；作为一种优选方案，步骤S13可以包括：根据相变材料的预设结构形状、相变材料以及换热流体的材料属性估计相变换热器的传热系数；在实际应用场景中，可以根据需要选取合适的相变材料的结构形状作为预设结构形状，比如板式结构、管式结构等，预设结构形状决定了相变换热器的结构形状，不同的结构形状以及热工质和换热流体的材料属性都会对传热系数造成不同的影响，因此需要预先明确这些影响因素的属性，根据属性进行传热系数的估算，充分考虑各种因素对相变换热器的影响，实现了将相变材料作为热工质应用于不同结构需求的换热器。作为一种优选方案，本实施例可以选取平板式结构作为预设结构形状，具体地，可以将相变材料填充至平板式结构的壳体(壳体材料可以为不锈钢)内制成相变换热板。在实际应用场景中，设相变换热板的板长为L_v＝1.6m，板厚为δ_P＝0.001m，板宽为L_a＝0.505m，则可得到单板换热面积A_s＝L_v×L_a＝0.81㎡，如图5所示，本实施例采用非对称流道，各个设计参数如下：

空气流道板间距为：L_b1＝0.003mm；

空气流道单流道截面积：A_s1＝L_a×L_b1＝0.001515㎡；

空气流道当量直径：d_e＝4A_s1/(2L_a+2L_b1)＝0.005965m；

一般一个工程的换热功率是确定的，即换热过程中的换热功率是已知的，这里以板式换热器的设计方案为例，设已知预设换热功率为W＝16.7kW＝60120kJ/h，传热系数的具体估计步骤如下：

1、计算则空气(即换热流体)质量流量q_m：

其中，C_P为空气的比热。

2、计算空气流速V，设n表示相变换热板的个数，设根据需要n＝39，则nA_s1表示总的流道截面积，可采用如下公式计算得到空气流速：

3、计算雷诺数Re，可采用如下公式计算：

上式中，d_e为相变换热器的几何形状因子，此处d_e是空气流道(即换热流道)当量直径，v是空气的粘度，V是空气流速。

4、计算努谢尔数

Nu＝0.023Re^0.8Pr

其中Pr为普朗特数，与材料的物性相关：

①由于Re＜3000，空气侧流动属于层流；

②空气侧流道属于矩形管道，与外界传热属于热流恒定型；

③空气侧流道矩形管道的横截面长宽比为168；

综合以上三个因素，可知：

Nu＝8.24

5、计算空气侧换热膜系数h，k为流体导热系数，则

6、计算传热系数，已知相变换热板的板材厚度为δ_P＝0.001m，相变换热板的单位体积蓄热密度为Sc＝300MJ/m3。PCM侧的热阻计算以固液相变界面为分界线，分界线和换热板之间的固态PCM计算为热阻材料，则PCM侧的热阻随着相变程度的不同在以下范围内变化，即：

0≤R_PCM≤0.5δ_P/k₁

为安全起见，这里取R_PCM的最大值0.5δ_P/k₁，忽略换热板及污垢热阻，可采用如下公式计算得到总的传热系数K：

K＝(0.5δ_Pk₁+1/h)^-1

＝(0.5×0.01/1+1/35.9)^-1

＝30.45W/(m²·K)

其中k₁为储热材料的导热系数。

S14：根据对数平均温差、传热系数以及预设换热功率计算得到相变换热器的换热面积。具体地，步骤S12计算得到的一般对数平均温差为主换热区“有效换热面积”内的传热温差，可以据此计算出“有效换热面积”的大小，但是为了方便统一分配PCM的体积及压损设计，这里采取直接计算“实际换热面积”的方式以获得储热换热器的尺寸结构。

作为一种优选方案，步骤S14可以包括：采用如下公式计算换热面积：

其中，A是换热面积，W是预设换热功率，K是传热系数，Δt_lm是对数平均温差。在整个换热温区内，由于传热系数K基本不变(PCM种类不变，空气流量不变)、预设换热功率W基本不变，则根据传热公式W＝K*A*Δt_lm可计算得到换热面积。具体地，以步骤S13中的参数为例，

W＝KA△t_lm

＝30.45×A×18×1000

可计算得换热面积为30.5平米。进而可采用如下公式计算得到相变换热器的蓄热量Q：

Q＝K×δ_P×S_c＝30.5×0.01×300＝91.5MJ＝25.4kWh。

需要说明的是，对于已知总的蓄热量Q，采用上述的相关公式，同样，也可以计算出相变换热板的厚度δ_P，可以为相变换热板的厚度设计提供依据。

本实施例提供的换热面积计算方法，通过预设的相变材料的冷、热端温度以及换热流道冷、热端温度计算得到相变换热器的对数平均温差，并根据相变材料的预设结构形状、相变材料的材料属性以及换热流体的材料属性估计相变换热器的传热系数，然后根据计算得到的对数平均温差、传热系数以及预设换热功率计算得到相变换热器的换热面积，如此，实现了将相变材料作为热工质设计换热器，丰富了换热器的实现方式，充分利用了相变材料的优良特性，弥补了现有技术的不足，实现了相变材料在换热器中的应用，进而可以提高换热器的性能、提高能量利用率。

实施例2

本实施例提供一种相变换热器设计方法，适用于以相变材料为热工质的换热器设计，如图6所示，该方法包括如下步骤：

S61：采用实施例1中提供的换热面积计算方法计算相变换热器的换热面积；具体参见实施例1中的详细描述。

S62：根据相变材料的预设结构形状确定相变换热器的压损；作为一种优选方案步骤S62可以包括：采用如下公式计算相变换热器的压损：

其中，L_v是板材长度，ρ是换热流体的密度，V是换热流体的流速，f是换热流体的流动摩擦因子，d_e是相变换热器的几何结构因子，ΔP是预设的相变换热器的压损；根据换热面积和相变换热器的压损确定相变换热器的最终结构。不同的工程应用，对换热器会有不同的压损要求，可以根据实际需要的压损要求采用上述公式进行迭代，对换热器的结构进行优化调整。

S63：根据换热面积和相变换热器的压损确定相变换热器的最终结构。相变换热器的换热效率与换热面积结合压损要求都有关系，在实际应用中，可以根据你实际需要的压损最终确定更加合适的换热器结构，如此，实现了将相变材料作为热工质设计换热器，丰富了换热器的实现方式，充分利用了相变材料的优良特性，弥补了现有技术的不足，实现了相变材料在换热器中的应用，进而可以提高换热器的性能、提高能量利用率。

本实施例提供的相变换热器设计方法，通过预设的相变材料的冷、热端温度以及换热流道冷、热端温度计算得到相变换热器的对数平均温差，并根据相变材料的预设结构形状、相变材料的材料属性以及换热流体的材料属性估计相变换热器的传热系数，然后根据计算得到的对数平均温差、传热系数以及预设换热功率计算得到相变换热器的换热面积，根据换热面积以及换热器在工程上的压损要求即可确定相变换热器的最终结构，如此，实现了将相变材料作为热工质设计换热器，丰富了换热器的实现方式，充分利用了相变材料的优良特性，弥补了现有技术的不足，实现了相变材料在换热器中的应用，进而可以提高换热器的性能、提高能量利用率。

实施例3

本实施例供了一种换热面积计算装置，如图7所示，该装置包括：获取模块71、第一计算模块72、第一确定模块73以及第二计算模块74，各模块主要功能如下：

获取模块71，用于获取预设的相变材料热端温度、相变材料冷端温度、相变换热器的换热流道冷端温度以及相变换热器的换热流道热端温度；具体参见实施例1中对步骤S11的详细描述。

第一计算模块72，用于根据相变材料热端温度、相变材料冷端温度、换热流道冷端温度以及换热流道热端温度计算对数平均温差；具体参见实施例1中对步骤S12的详细描述。

第一确定模块73，用于确定相变换热器的传热系数；具体参见实施例1中对步骤S13的详细描述。

第二计算模块74，用于根据对数平均温差、传热系数以及预设换热功率计算得到相变换热器的换热面积。具体参见实施例1中对步骤S14的详细描述。

作为一种优选方案，确定相变换热器的传热系数包括：根据相变材料的预设结构形状、相变材料以及换热流体的材料属性确定传热系数。具体参见实施例1中对步骤S13优选方案地相关详细描述。

作为一种优选方案，根据相变材料热端温度、相变材料冷端温度、换热流道冷端温度以及换热流道热端温度计算对数平均温差包括：采用如下公式计算对数平均温差：

其中，Δt_lm是对数平均温差，Δt₁是相变材料热端温度t₁′与换热流道热端温度t₂″的差值，Δt₂是相变材料冷端温度t₁″与换热流道冷端温度t₂′的差值。具体参见实施例1中对步骤S12优选方案地相关详细描述。

作为一种优选方案，根据对数平均温差、传热系数以及预设换热功率计算得到相变换热器的换热面积包括：采用如下公式计算换热面积：

其中，A是换热面积，W是预设换热功率，K是传热系数，Δt_lm是对数平均温差。具体参见实施例1中对步骤S14优选方案地相关详细描述。

本实施例提供的换热面积计算装置，通过预设的相变材料的冷、热端温度以及换热流道冷、热端温度计算得到相变换热器的对数平均温差，并根据相变材料的预设结构形状、相变材料的材料属性以及换热流体的材料属性估计相变换热器的传热系数，然后根据计算得到的对数平均温差、传热系数以及预设换热功率计算得到相变换热器的换热面积，如此，实现了将相变材料作为热工质设计换热器的换热面积，丰富了换热器的实现方式，充分利用了相变材料的优良特性，弥补了现有技术的不足，实现了相变材料在换热器中的应用，进而可以提高换热器的性能、提高能量利用率。

实施例4

本实施例供了一种相变换热器设计装置，如图8所示，该装置包括：第三计算模块81、第二确定模块82以及第三确定模块83，各模块主要功能如下：

第三计算模块81，用于采用实施例1提供的换热面积计算方法计算相变换热器的换热面积；具体参见实施例2中对步骤S61的详细描述。

第二确定模块82，用于根据相变材料的预设结构形状确定相变换热器的压损；具体参见实施例2中对步骤S62的详细描述。

第三确定模块83，用于根据换热面积和相变换热器的压损确定相变换热器的最终结构。具体参见实施例2中对步骤S63的详细描述。

作为一种优选方案，相变材料的预设结构形状为平板式结构，根据相变材料的预设结构形状确定相变换热器的压损包括：采用如下公式计算相变换热器的压损：

其中，L_v是板材长度，ρ是换热流体的密度，V是换热流体的流速，f是换热流体的流动摩擦因子，d_e是相变换热器的几何结构因子，ΔP是预设的相变换热器的压损。具体参见实施例2中相关详细描述。

本实施例提供的相变换热器设计装置，通过预设的相变材料的冷、热端温度以及换热流道冷、热端温度计算得到相变换热器的对数平均温差，并根据相变材料的预设结构形状、相变材料的材料属性以及换热流体的材料属性估计相变换热器的传热系数，然后根据计算得到的对数平均温差、传热系数以及预设换热功率计算得到相变换热器的换热面积，根据换热面积以及换热器在工程上的压损要求即可确定相变换热器的最终结构，如此，实现了将相变材料作为热工质设计换热器，丰富了换热器的实现方式，充分利用了相变材料的优良特性，弥补了现有技术的不足，实现了相变材料在换热器中的应用，进而可以提高换热器的性能、提高能量利用率。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (12)

1.一种换热面积计算方法，其特征在于，包括：

获取预设的相变材料热端温度、相变材料冷端温度、相变换热器的换热流道冷端温度以及相变换热器的换热流道热端温度；

根据所述相变材料热端温度、所述相变材料冷端温度、所述换热流道冷端温度以及所述换热流道热端温度计算对数平均温差；

确定所述相变换热器的传热系数；

根据所述对数平均温差、所述传热系数以及预设换热功率计算得到所述相变换热器的换热面积。

2.根据权利要求1所述的换热面积计算方法，其特征在于，所述确定所述相变换热器的传热系数包括：

根据所述相变材料的预设结构形状、所述相变材料以及换热流体的材料属性确定所述传热系数。

3.根据权利要求1所述的换热面积计算方法，其特征在于，所述根据所述相变材料热端温度、所述相变材料冷端温度、所述换热流道冷端温度以及所述换热流道热端温度计算对数平均温差包括：

采用如下公式计算所述对数平均温差：

其中，Δt_lm是所述对数平均温差，Δt₁是所述相变材料热端温度t′₁与所述换热流道热端温度t″₂的差值，Δt₂是所述相变材料冷端温度t″₁与所述换热流道冷端温度t′₂的差值。

4.根据权利要求1所述的换热面积计算方法，其特征在于，所述根据所述对数平均温差、所述传热系数以及预设换热功率计算得到所述相变换热器的换热面积包括：

采用如下公式计算所述换热面积：

其中，A是所述换热面积，W是所述预设换热功率，K是所述传热系数，Δt_lm是所述对数平均温差。

5.一种相变换热器设计方法，其特征在于，包括：

采用如权利要求1至4中任一项所述的换热面积计算方法计算相变换热器的换热面积；

根据相变材料的预设结构形状确定所述相变换热器的压损；

根据所述换热面积和所述相变换热器的压损确定所述相变换热器的最终结构。

6.根据权利要求5所述的相变换热器设计方法，其特征在于，所述相变材料的预设结构形状为平板式结构，所述根据相变材料的预设结构形状确定所述相变换热器的压损包括：

采用如下公式计算所述相变换热器的压损：

其中，L_v是板材长度，ρ是所述换热流体的密度，V是所述换热流体的流速，f是所述换热流体的流动摩擦因子，d_e是所述相变换热器的几何结构因子，ΔP是预设的所述相变换热器的压损。

7.一种换热面积计算装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取预设的相变材料热端温度、相变材料冷端温度、相变换热器的换热流道冷端温度以及相变换热器的换热流道热端温度；

第一计算模块，用于根据所述相变材料热端温度、所述相变材料冷端温度、所述换热流道冷端温度以及所述换热流道热端温度计算对数平均温差；

第一确定模块，用于确定所述相变换热器的传热系数；

第二计算模块，用于根据所述对数平均温差、所述传热系数以及预设换热功率计算得到所述相变换热器的换热面积。

8.根据权利要求7所述的换热面积计算装置，其特征在于，所述确定所述相变换热器的传热系数包括：

根据所述相变材料的预设结构形状、所述相变材料以及换热流体的材料属性确定所述传热系数。

9.根据权利要求7所述的换热面积计算装置，其特征在于，所述根据所述相变材料热端温度、所述相变材料冷端温度、所述换热流道冷端温度以及所述换热流道热端温度计算对数平均温差包括：

采用如下公式计算所述对数平均温差：

其中，Δt_lm是所述对数平均温差，Δt₁是所述相变材料热端温度t′₁与所述换热流道热端温度t″₂的差值，Δt₂是所述相变材料冷端温度t″₁与所述换热流道冷端温度t′₂的差值。

10.根据权利要求7所述的换热面积计算装置，其特征在于，所述根据所述对数平均温差、所述传热系数以及预设换热功率计算得到所述相变换热器的换热面积包括：

采用如下公式计算所述换热面积：

其中，A是所述换热面积，W是所述预设换热功率，K是所述传热系数，Δt_lm是所述对数平均温差。

11.一种相变换热器设计装置，其特征在于，包括：

第三计算模块，用于采用如权利要求1至4中任一项所述的换热面积计算方法计算相变换热器的换热面积；

第二确定模块，用于根据相变材料的预设结构形状确定所述相变换热器的压损；

第三确定模块，用于根据所述换热面积和所述相变换热器的压损确定所述相变换热器的最终结构。

12.根据权利要求11所述的相变换热器设计装置，其特征在于，所述相变材料的预设结构形状为平板式结构，所述根据相变材料的预设结构形状确定所述相变换热器的压损包括：

采用如下公式计算所述相变换热器的压损：

其中，L_v是板材长度，ρ是所述换热流体的密度，V是所述换热流体的流速，f是所述换热流体的流动摩擦因子，d_e是所述相变换热器的几何结构因子，ΔP是预设的所述相变换热器的压损。