微通道散熱器用于菲涅爾聚光pvt系統(tǒng)冷卻的機(jī)理及應(yīng)用

1、（學(xué)生類別：全日制專業(yè)型碩士研究生學(xué)生類別：全日制專業(yè)型碩士研究生學(xué)位類別：工程碩士學(xué)位類別：工程碩士領(lǐng)域名稱：動(dòng)力工程領(lǐng)域名稱：動(dòng)力工程論文題目：微通道散熱器用于菲涅爾聚光論文題目：微通道散熱器用于菲涅爾聚光PVT系統(tǒng)冷卻的機(jī)理及應(yīng)用系統(tǒng)冷卻的機(jī)理及應(yīng)用英文題目：英文題目：ResearchonMechanismApplicationofMicrochannelHeatSinkCoolingFresnelConcentrationPVT

2、System學(xué)生姓名：雷勝楠學(xué)生姓名：雷勝楠導(dǎo)師姓名：閆素英導(dǎo)師姓名：閆素英教授教授呂瑞強(qiáng)呂瑞強(qiáng)高級(jí)工程師高級(jí)工程師二○一六年六月二○一六年六月碩士學(xué)位論文碩士學(xué)位論文分類號(hào):學(xué)校代碼:分類號(hào):學(xué)校代碼:1012810128UDC:學(xué)號(hào):20131800085學(xué)號(hào):20131800085萬方數(shù)據(jù)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文I摘要菲涅爾高倍聚光PVT系統(tǒng)可提高電池表面的能流密度，獲得更高的光電轉(zhuǎn)化效率、降低光伏發(fā)電成本，但同時(shí)會(huì)產(chǎn)生電池溫度

3、過高，并形成長久持續(xù)的熱應(yīng)力，造成電池的失效或損壞，因此本文提出應(yīng)用螺旋式微通道散熱器冷卻砷化鎵（GaAs）電池，并采用高導(dǎo)熱性能的納米流體作為冷卻工質(zhì)，分析其對(duì)換熱、流動(dòng)及系統(tǒng)性能的影響。主要研究內(nèi)容包括：通過兩步法制備SiO2納米流體，并對(duì)其粒徑分布、Zeta電位和導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)測量，分析納米流體提高導(dǎo)熱性能的影響因素及變化規(guī)律，結(jié)果表明，隨著質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大、溫度的升高，SiO2納米流體導(dǎo)熱系數(shù)逐漸變大；試驗(yàn)所制備的SiO2納米流

4、體放置12天后，質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1%~3%的流體團(tuán)聚現(xiàn)象較少，導(dǎo)熱系數(shù)的降低幅度小，其懸浮穩(wěn)定性更好；通過高壓微射流的納米流體導(dǎo)熱性能較超聲波粉碎高?；诩{米流體螺旋式微通道冷卻GaAs電池的物理模型，本文通過Ansys軟件模擬不同粒徑、不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)、不同流動(dòng)狀態(tài)的納米流體冷卻過程，從場協(xié)同理論引入表征流場與溫度場協(xié)同程度的場協(xié)同角，分析納米流體強(qiáng)化換熱的規(guī)律，分析結(jié)果表明，在滿足冷卻要求的前提下，雷諾數(shù)較小時(shí)的流場與溫度場的協(xié)同程度更好，同

5、時(shí)粒徑小、質(zhì)量分?jǐn)?shù)大的納米流體場協(xié)同角較小。從冷卻工質(zhì)流動(dòng)與換熱的角度分析，引入努塞爾數(shù)、雷諾數(shù)、強(qiáng)化傳熱因子反映流體換熱、流動(dòng)狀態(tài)。結(jié)果表明，電池表面接收的能流密度越均勻，冷卻結(jié)構(gòu)換熱性能越好，系統(tǒng)壓降越低，同時(shí)粒徑越小、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6~8%時(shí)，傳熱與壓降的抗衡作用越大。在納米流體微通道冷卻強(qiáng)化換熱理論的研究基礎(chǔ)上，本文對(duì)菲涅爾高倍聚光PVT系統(tǒng)性能進(jìn)行分析。結(jié)果表明質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%時(shí)，系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)到峰值，SiO2和Al2O3納米流

6、體冷卻時(shí)，該值分別為32%和32.37%；雷諾數(shù)為600時(shí)，光熱轉(zhuǎn)化效率及光熱光電綜合效率達(dá)到峰值，SiO2和Al2O3納米流體冷卻時(shí)，光熱轉(zhuǎn)化效率分別為50.27%和47.26%，光熱光電綜合效率分別為86.61%、84.27%。搭建菲涅爾高倍聚光PVT試驗(yàn)系統(tǒng)，監(jiān)測電池溫度、散熱器出口流體溫度、電流電壓等試驗(yàn)參數(shù)，分析不同質(zhì)量流量冷卻工質(zhì)對(duì)系統(tǒng)性能的影響規(guī)律，試驗(yàn)結(jié)果表明，提高冷卻工質(zhì)的質(zhì)量流量，電池溫度及散熱器出口流體溫度降低，余