微通道散熱器用于菲涅爾聚光PV-T系統(tǒng)冷卻的機理及應(yīng)用.pdf

1、菲涅爾高倍聚光PV/T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，但同時會產(chǎn)生電池溫度過高，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，并采用高導熱性能的納米流體作為冷卻工質(zhì)，分析其對換熱、流動及系統(tǒng)性能的影響。
　　本研究通過兩步法制備SiO2納米流體，并對其粒徑分布、Zeta電位和導熱系數(shù)進行試驗測量，分析納米流體提高導熱性能的影響因素

2、及變化規(guī)律，結(jié)果表明，隨著質(zhì)量分數(shù)的增大、溫度的升高，SiO2納米流體導熱系數(shù)逐漸變大；試驗所制備的 SiO2納米流體放置12天后，質(zhì)量分數(shù)在1％~3%的流體團聚現(xiàn)象較少，導熱系數(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)量分數(shù)、不同流動狀態(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)

3、同角，分析納米流體強化換熱的規(guī)律，分析結(jié)果表明，在滿足冷卻要求的前提下，雷諾數(shù)較小時的流場與溫度場的協(xié)同程度更好，同時粒徑小、質(zhì)量分數(shù)大的納米流體場協(xié)同角較小。從冷卻工質(zhì)流動與換熱的角度分析，引入努塞爾數(shù)、雷諾數(shù)、強化傳熱因子反映流體換熱、流動狀態(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，同時粒徑越小、質(zhì)量分數(shù)為6~8%時，傳熱與壓降的抗衡作用越大。在納米流體微通道冷卻強化換熱理論的研究基礎(chǔ)上，對菲涅

4、爾高倍聚光PV/T系統(tǒng)性能進行分析。結(jié)果表明質(zhì)量分數(shù)為5%時，系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)化效率達到峰值， SiO2和Al2O3納米流體冷卻時，該值分別為32%和32.37%；雷諾數(shù)為600時，光熱轉(zhuǎn)化效率及光熱光電綜合效率達到峰值，SiO2和 Al2O3納米流體冷卻時，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 PV/T試驗系統(tǒng)，監(jiān)測電池溫度、散熱器出口流體溫度、電流電壓等試驗參數(shù)