中国学者设计“扭曲三叶草”U型管，熔盐储热传热效率大幅提升

据美国科学促进会（AAAS）旗下EurekAlert!网站7月13日报道，中国研究人员设计出一种新型“扭曲三叶草U型管”结构，可显著提升熔盐储热系统的传热效率。

熔盐储热是太阳能光热发电和火电调峰等领域的关键技术，但熔盐的高粘度易导致传统U型管换热器出现流动分布不均和局部过热问题。来自东南大学和河南科技大学的研究团队将扭曲三叶草管结构与熔盐基纳米流体相结合，通过数值模拟系统评估了不同管型、运行参数和纳米颗粒对传热性能的影响。

研究以Hitec盐为基液，分别测试了二氧化硅（SiO₂）、氧化铝（Al₂O₃）和铜（Cu）三种纳米颗粒。结果表明，扭曲结构在U型弯管区域增强了二次流动，促进了中心流体与近壁流体的混合，有效降低了壁面温度峰值。在三种纳米颗粒中，铜基熔盐纳米流体表现最为突出——在压降增幅有限的前提下显著提升了传热效果。

经过多目标优化计算，研究团队确定最优工况：含5%铜纳米颗粒的扭曲三叶草U型管，其性能评价准则（PEC）峰值达到1.21，在控制壁面温差和压降的同时保持了较高的平均传热系数。

该研究发表于《Engineering》期刊。研究人员表示，扭曲三叶草U型管与合适纳米流体的联合应用，为缓解熔盐换热器中的局部过热问题提供了可行路径，有助于热储能系统实现更稳定、高效的运行。