随着化石能源的日益消耗,可再生清洁能源的开发和利用正在进行,并拥有着广阔的应用前景。太阳能的光热能的利用效率和蓄能方式的研究是一项适应现代能源发展的课题。它与新型的储能方式一相变蓄能的结合可以极大地提高太阳能的能量转换效率。本文设计了太阳能光伏光热蓄能器(PV/T)与微胶囊相变流体的复合蓄能电池板。在本文中,第一章简要叙述能源现状和发展趋势,并引入了微胶囊相变材料及其悬浮液的应用,并介绍了其在太阳能光伏光热电池板中用于集热的潜力;第二章制备了一种微胶囊相变材料(MPCM)并给出了特性分析,并介绍了一些现有的微囊化方法;第三章用数值方法解离散化方程评估了 MPCM的悬浮液(MPCS)的流动传热特性,并介绍了流体数值计算软件在这项工作中的应用;第四章则将MPCS引入PV/T集热器,介绍了两种PV/T/MPCS集热器,通过建立物理模型用软件求解得出集热器的平衡状态解值;第五章通过改变设计参数和MPCM热物理参数,提出优化能量输出的设计方案,并给出其在实际环境中的动态性能分析,证明了其相比于传统水冷却的优越性。最后,对下一步的研究工作提出一些建议。各章主要结论如下。1.微胶囊相变储能材料制备及热物理性质用溶胶-凝胶法制备了定形的微胶囊相变材料。十八烷作为热能储存的相变材料,二氧化硅用作壳材料以防止十八烷泄漏并提高微胶囊的热稳定性。实验获得了粒径为500nm至2μm的微胶囊。晶体结构稳定,MPCM样品在28.32℃时熔化,潜热为227.66k1/kg,在26.22℃下固化,潜热为226.26kJ/kg。TGA分析表明样品具有良好的热稳定性,可用于热能储存。2.微胶囊相变材料流体流动及传热特性使用MPCS是通过控制工作流体温度导致更好的传热性能。相变过程强烈影响热对流传热。最重要的参数是质量浓度和斯蒂芬数。Stefan数为1.5的20wt%悬浮液可以使壁温升高速率比水的壁升温速率降低约50%。最大局部热对流传热增强比达到190%。较薄壁厚的MPCM、较大的粒径和较小的相变温度范围均有正面作用。长宽比较大的矩形管更有利于释放MPCM的潜热和传热。对于相同的热负荷,MPCS的泵送功耗相比用水可以大大降低,但是过分增加MPCM的浓度带来的影响不大。3.PV/T/MPCS蓄能器动态性能分析设计并建立了两种PV/T集热器,并分别利用简化的2D和3D模型研究了该光伏电池板模组的微模型。使用CFD FLUENT对该集热器的电和热效率进行数值模拟。根据所得到的结果,可以得出以下结论:两种集热器和与之对应的2D/3D模型可以可靠地预测并分析电和热性能。基于这种模拟方法,可以完成设计参数的优化。MPCM的存在有助于降低冷却液的温度,从而提高传热率。这也降低了 PV电池的温度。在模拟中,流体的温度变化可降低约20%,PV温度可降低约21%。热性能和电气性能都可以得到改善。4.PV/T/MPCS的能量输出优化冷却液质量流量是优化CPC PV/T集热器工作性能的最重要的设计参数。对于所采用的平板式PV/T/MPCS集热器,当MPCS浓度为10wt%,潜热为175kJ/s时,PV/T集热器配置装置获得最高的净效率,流速为0.02kg/s,管道高度为10mm,运行时,MPCS的PV/T集热器的整体净效率在13:00达到80.57%,比常规水型高约1.8%。中午的热效率可以达到80%。可用能在清晨是最高的,为11.4%。对于所采用的CPCPV/T/MPCS集热器,应用了每通道1g/s的质量流量。当流量相对较低时,在流体通道中采用翅片更有帮助。太阳辐射18:00时最低,热效率最高,MPCS为78.5%,水为71.9%,电效率最高,MPCS为11.8%,和水一致。当中午太阳辐射最高时,MPCS和水的热效率分别下降到58.6%和55.3%,MPCS和水的电效率分别下降到11.4%和11.2%。