直接接触式液膜相变传热在高倍聚光光伏系统中的研究

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随着化石燃料造成的环境污染日益严重,使用一种简便易得并且污染较轻的清洁能源代替化石燃料显得越来越重要。太阳能是一种取之不尽用之不竭的能源,人们对使用太阳能发电的尝试一直都没有停止。光伏发电技术的成本问题一直是制约其发展的瓶颈,高倍聚光光伏是一种可以降低发电成本的办法。然而,聚光光伏系统是否能稳定高地效运行取决于系统采用的热管理组件的有效性,一套有效的光伏电池散热组件对聚光光伏系统具有十分重要的意义。直接接触液膜相变传热技术是一种高效的高倍聚光光伏散热技术,但工程领域对该技术在不同倾斜角的光伏系统中应用问题的研究依然较少。本研究通过使用实验与模拟的方法,对直接接触相变传热技术在不同倾斜角度和表面金属拉丝的密排光伏电池中进行研究,探讨了该方案的适用性并提出了优化方案。
  本文的研究内容分为如下四个方面:直接接触式液膜相变传热技术在不同倾斜角的聚光光伏系统中的传热性能的分析与对比;对该技术的最适倾斜角的研究;对大角度倾斜系统的传热优化;光伏电池背板金属拉丝对传热的影响。
  实验研究与数值模拟的结果表明,直接接触液膜相变传热技术具有较强的散热能力,该技术具有冷却倾斜的密排光伏电池的能力。在500倍聚光的条件下,使用该散热技术可以将光伏电池表面温度控制在合理范围之内。此外,模拟分析表明,20°倾角为该相变传热技术的最适倾斜角度。本文还对倾斜角较大的情况进行了实验和模拟,目的是对其传热效果进行优化。通过对比分析发现了最适合的直接接触式液膜相变传热的工作条件。光伏电池背板金属拉丝同样是影响直接接触相变传热技术的一个重要因素。通过实验对比,发现在直接接触式液膜相变传热作用下,经过表面拉丝处理的模拟光伏电池表面平均温度下降2-4℃,电池表面各点温度极差缩小。
  在实际应用与研究中,本文研究结果可为高倍聚光光伏系统提供一种有效的散热方式,文中对相关传热参数的优化对直接接触式液膜相变传热技术的实际应用具有一定的指导作用。
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