高效储能技术是解决可再次生产的能源和余热资源波动性和间歇性的核心技术。相变蓄热因其高储能密度和在接近恒定温度下的蓄热释放而得到普遍应用。固液相变材料（PCMs）具有变相前后潜热高、体积变化小的特点，易于存储和封装。然而，其普遍的导热系数较低，导致蓄热和释放过程延长，已成为阻碍pcm大范围的应用的重要的条件。为了更好的提高蓄热系统的快速传热能力，我们应该研究优化系统结构设计和参数的重要课题。目前，添加翅片(s)作为一种简单、经济、有效的增强固-液相变换热过程的手段得到了广泛的应用。
一家公司要设计相变储热系统储罐内传热翅片的结构，以进一步提升储热产品的传热性能。蓄热系统的核心部件为壳管式储热罐，如图1所示。横截面如图2所示。环形环需要填充蓄热pcm和翅片结构。当pcm吸收热量时，高温工作流体在内管中循环，储存和利用其余热。当pcm释放热量时，低温工作流体在内管中循环，吸收和再利用存储在pcm中的热量。
02公司计划开发小型相变储热罐，罐内半径为0m，罐外半径为0.05m，翅片导热系数为214W/（
m K），PCMs密度为780 kg/m3，相变材料导热系数为0.15 W/（m K），相变温度为333 K。管的外部是绝热的，内部充满了温度为373 K的工作流体。现在，您的团队需要回答以下问题，以提高储热系统的传热率。
问题1：假设均匀分布的储热罐截面如图所示。采用3。矩形翅片长度0.018 m，宽度0.006 m，翅片间间隔角θ。固态的pcm通过吸收管中工作流体的热能来加热。请对储热罐中的传热过程进行建模，优化间隔角θ，并在此情况下说明pcm的平均温度从室温（293 K）上升到相变温度所需的时间。
问题2：翅片的形状和几何尺寸对储热罐的传热速率有很大的影响。请采取无花果。4以优化三角形翅片的尺寸和分布为例，研究其尺寸对pcm加热速率的影响，并将其与问题1中的矩形翅片结构的传热效应作比较和分析。
问题3：逐步优化翅片的形状、参数和空间分布的设计，以实现pcm的最佳传热能力。
