高倍聚光光伏模组中菲涅尔透镜沿光轴方向的光照非均匀性变化及影响

对于菲涅尔透镜作为主要聚光器件的高倍聚光光伏模组,应用中通常把多结电池放置于透镜焦平面处,然而光学系统非理想性造成焦平面处的光照非均匀性,会影响三结电池及模组整体的输出特性。通过光线追踪模拟和三维三结电池网络模型,分析沿光轴方向不同位置菲涅尔透镜聚光光照非均匀性的变化,以及对高倍聚光光伏模组的影响机理和优化。结果表明沿光轴填充因子与光照非均匀性有密切关系,沿光轴不同程度的光照非均匀性导致不同程度的横向电流,填充因子随之发生变化,在远离焦平面的位置存在更优的填充因子,提升最大输出功率。实验结果也很好地验证了模拟的结果,结论对实际应用中高倍聚光光伏模组的结构优化有参考意义。

菲涅耳透镜下多结电池表面局部高辐射功率对短路电流的影响

为探索以菲涅耳透镜为聚光器的聚光光伏模组中,多结电池中心局部高辐射功率对短路电流的影响,测量菲涅耳透镜的高亮度光斑直径,并据此分别测试室内不同局部光照面积下和户外不同尺寸透镜下的GaInP/GaInAs/Ge三结电池的短路电流,利用电路网络模型分析实验结果。结果表明,短路电流与局部聚光的面积无关;小尺寸菲涅耳透镜聚焦下,沿光轴电流与辐射功率同步变化;透镜尺寸增大到一定程度,电池中心局部承受过高辐射功率,电流受峰值隧穿电流限制,宏观体现为焦平面处短路电流下降。电池放置在焦平面两侧,均可缓解局部高辐射功率,短路电流最高提升8.0%。

疏水表面对微通道换热和压降性能的影响

通过搭建的微通道两相沸腾流换热实验台,利用高速摄像仪拍摄其工质两相流流型,研究了接触角分别为48.2°、140°的普通微通道和疏水微通道的压降特性、换热性能,并结合工质流型图阐述其变化规律机理。实验采用的微通道尺寸为0.55 mm×0.55 mm×80 mm,工质质量流量范围为1983~3636 kg/(m^2·s),两相流进口干度为0~0.45。研究结果表明,疏水微通道的压降在所有实验干度区间均显著大于普通微通道的压降,在低干度区间,疏水微通道的换热性能高于普通微通道的换热性能。

疏水表面改性对微通道换热和压降性能的影响

微通道强化换热技术是高热流密度散热的有效途径。文中通过对微通道表面进行疏水改性,使其平均传热速率相比普通表面微通道提高11. 8%,并实验研究了其压降和传热速率随干度的变化规律。实验结果对疏水改性手段在微通道换热技术中的应用具有参考价值。

基于表面亲水改性的微通道高热流流动沸腾换热性能优化

制备了接触角为0°~70°的3种不同润湿性表面微通道,以R-134a为工质进行了可视化流动沸腾实验,研究不同进口干度、热流密度下,表面润湿性对微通道流态与传热特性的影响,并通过表面微观结构和流态观测对其潜在流动换热特性机理进行分析。实验结果表明:表面亲水改性能显著提高沸腾流动微通道的局部散热性能和散热均匀性,平均散热性能得到显著提高。在较低热流密度下,超亲水表面平均换热系数比普通光滑表面最大提高了约64%,而亲水表面平均换热系数比普通光滑表面最大提高了27%;在高热流密度下,超亲水表面换热系数比普通光滑表面最大提高了约80%,而亲水表面平均换热系数比普通光滑表面最大提高了约50%。通过可视化观测发现,高热流高干度下,普通光滑表面微通道内壁面发生了严重干涸现象,导致传热系数快速下降,而在超亲水表面并未发生干涸,表明通过超亲水表面改性能显著优化高热流微散热器散热,有效防止干烧导致的器件寿命下降。