SiO_2纳米流体强化换热场与高倍聚光电池冷却协同分析

采用两步法制备不同质量分数的SiO_2纳米流体,测量其粒度、Zeta电位以表征流体的悬浮稳定性,同时实验测量不同温度、不同粒径纳米流体的导热系数,结果表明,超声振动时间为3h时,纳米流体悬浮稳定性可达到实验要求,室温20℃,质量分数5%的纳米流体导热系数比基液增加6.8%;针对纳米流体冷却菲涅尔高倍聚光砷化镓电池的冷却性能,从流场和温度场相互配合的角度引入场协同角,评价不同质量分数、不同纳米流体冷却砷化镓电池的协同性,结果表明,场协同角随着纳米颗粒粒径的减小、质量分数的增加而减小,其传热强化效果增强。

聚光条件下螺旋式微通道散热器传热性能研究

基于高倍聚光砷化镓电池冷却问题,研究螺旋式微通道散热器结构尺寸、冷却水流速等参数对光伏光热系统性能的影响,得到了系统热、电效率随高导热陶瓷基板（PCB板）尺寸、流道圈数的变化规律。研究表明：PCB板尺寸对电池表面温度影响较小,当其长度为30-127 mm时,随着长度的增加系统热效率降低,电效率升高,总效率降低幅度小于1%;随着流道圈数的增加,电池表面温度、系统热效率及总效率先迅速降低后再缓慢升高,电效率则相反;在直射辐照度（DNI）为1000 W/m^2、聚光倍数为811X条件下,微通道螺旋圈数为6圈时,可得到较高的电效率和冷却效果,当流速为0.55 m/s时,电池表面平均温度为79.34℃,出口流体温度为68.32℃,可作为膜蒸馏系统驱动热源。该研究对砷化镓电池微通道散热器优化、提高光伏光热系统综合效率,实现能源梯级利用提供理论依据。

基于菲涅尔聚光的太阳能砷化镓电池热特性分析

以菲涅尔三级聚光器和三结砷化镓太阳电池芯片为研究对象,利用Trace Pro模拟菲涅尔高倍聚光条件下电池芯片表面的能流密度分布,并将结果导入ANSYS中作为三结砷化镓太阳电池芯片的边界条件。通过有限元模拟了电池芯片的温度和热流分布,并利用热-结构耦合分析法,得到了电池芯片的热应力分布。结果表明:三级聚光器能有效提高聚焦光斑能量均匀性、增大系统接收角,从而降低热应力,提高光伏系统的整体性能。