强化导热相变材料对PV/PCM热控特性影响研究

文章建立了光伏/相变材料(PV/PCM)太阳能热控系统二维模型,并根据模拟结果研究了相变材料热导率对太阳电池热控特性的影响。模拟结果表明,当PCM热导率由0.3 W/(m·K)逐渐增加至1.1 W/(m·K)时,相变材料对太阳电池的热控效果越来越好。此外,文章设计了PCM热导率分别为0.8,1.1 W/(m·K)的PV/PCM太阳能热控系统实验装置,在模拟光源和自然光条件下,对太阳能热控系统实验装置的输出功率以及太阳电池的温度进行测试。实验结果表明:在模拟光源下,与无PCM太阳电池相比,PCM热导率分别为0.8,1.1 W/(m·K)的太阳电池的最高温度分别降低了4.6,10.8℃,平均输出功率分别提高了2.2%,4.1%;在自然光条件下,与无PCM太阳电池相比,PCM热导率分别为0.8,1.1 W/(m·K)的太阳电池的最高温度分别降低了9.7,12℃,平均输出功率分别提高了3.1%,5.98%。     

不同热调控策略下太阳能PV/T-PCM系统性能实验研究

通过在太阳能集热器中添加饱和式脂肪酸相变材料,对太阳能光伏光热系统的不同热调控策略开展了实验研究。分析集热器中通水和不通水两种热调控策略对系统能量利用的影响。结果表明：相变材料可有效降低光伏板温度,但两种热调控策略下相变材料存在明显的温度分层现象;与不通水策略相比,通水策略在强化系统换热的同时促进了更多余热的回收,不通水和通水策略的热效率分别为71.3%和77.1%;通水策略可以更加有效地降低光伏板温度,缓解相变材料过热的影响,光电转化效率提高了7.3%。     

内嵌树形翅片相变层电池热管理性能北大核心CSCD

针对被动式电池冷却方法存在相变材料导热性能差,无法及时释放电池热量的问题,本工作提出内嵌树形翅片强化相变层的传热特性。采用焓-孔隙率法建立了描述树形翅片-相变材料动态熔化传热过程的数学模型,数值分析了具有不同结构翅片相变材料的围护层,在1 C、2 C和3 C放电倍率下对电池温度的影响。与石蜡作为围护层相比,在3 C放电倍率下,石蜡内嵌直翅片可降低电池温度9.7 K;内嵌树形翅片时,相比于内嵌直翅片相变材料围护层电池温度可降低1.4 K。当树杈与树干的长度比为1.2时,内嵌树形翅片相变围护结构应用于电池热管理系统,可以得到较好的传热特性。     

热管PCM热控装置设计及性能研究

针对某弹载相控阵天线的热设计难题,提出一种全新的由热管与相变材料联合进行热管理的方案,并设计了热管PCM热控装置。建立了采用该型热控装置的相控阵天线数学模型,对其热控过程进行了数值模拟,随后对热控装置的性能进行了试验测试,测得热源安装面最高温度为124.5℃。将测试结果与模拟结果进行对比,结果相吻合,两者最大偏差不超过15%,热管PCM热控装置可以解决天线的热设计难题。最后对该热控装置进行了改进,改进后储热器内PCM温度梯度有效降低,热源安装面最高温度降低了6.7℃。研究表明,作为弹载热控领域的新方向,热管PCM联合热控的方案合理可行,可应用于实际工程问题。     

非晶硅PV/T系统的结构方式对性能的影响

以非晶硅PV/T系统为研究对象,对PV/T系统建立传热模型,研究PV/T系统结构改变对其性能的影响.结果表明:非晶硅太阳电池紧贴集热器吸热板时能量效率和(火用)效率均高于电池板作为系统盖板的效率.总体上能量效率和(火用)效率随着太阳辐射强度、工质流量和电池光电转换效率的升高而增加,随着环境风速的增大而减少,但各因素的影响程度随结构方式而异.     

基于相变材料的双通道PV/T系统性能研究

研究了以水为工质的双通道PV/T系统性能。实验测量水的光学特性,并搭建室内实验台,在实验室条件下对双通道PV/T系统性能进行实验研究。对比研究不同流速和有、无相变材料对系统性能的影响,包括对太阳电池工作温度和系统电、热效率的影响。研究结果表明,双通道PV/T系统可有效降低太阳电池的工作温度;工质流量从100 mL/min增加至300 mL/min,双通道PV/T系统太阳电池平均温度降低1.77 ℃,电、热效率分别增加0.09%和4.11%;相比于电性能,流量的变化对系统的热性能影响更大;采用相变材料的双通道PV/T系统,进一步降低太阳电池的工作温度,提升系统的电热效率,系统可达到更高综合利用效率。     

基于相变流体的热管式太阳能PV/T热电联供系统实验研究

文章分别搭建了基于水和相变流体的热管式PV/T热电联供系统实验台,测试分析了相同工况下两个系统的光伏板表面温度、换热水箱温度、热/电功率、热/电效率及综合效率。研究结果表明,在测试工况下,与基于水的热管式PV/T热电联供系统相比,基于相变流体的热管式PV/T热电联供系统光伏板表面温度降低了2℃,蓄热水箱水温升高了1.3℃,日均电效率相对升高了0.8%,日均热效率相对升高了7%,日均综合效率相对升高了10.2%。该研究结果为相变流体在太阳能储存领域的应用提供参考。     

应用石蜡/GO复合相变材料的太阳能PV/T系统性能

为了提高太阳能PV/T系统能效,采用超声搅拌法制备了GO(氧化石墨烯)质量分数为0.01%、0.02%和0.03%的石蜡/GO复合相变材料,并对其潜热、导热性和流动性进行测试分析。其中,GO质量分数为0.02%的复合相变材料相比于制备的其他复合相变材料具有最佳的综合性能,其相变温度为35℃,相变潜热为42.93 J/g,热导率最高为0.505 W/(m·K),黏温拟合程度为0.91。为了分析石蜡/GO复合相变材料对太阳能PV/T系统热电性能的影响,搭建了两套完全相同的平板热管式太阳能PV/T系统,并将GO质量分数为0.02%的石蜡/GO复合相变材料和水作为两系统的传热介质运行。采用热效率和电效率对太阳能PV/T系统的热电性能进行表征。研究结果表明,在相同工况下,运行(石蜡质量分数为30%以及GO质量分数为0.02%)石蜡/GO复合相变材料的平板热管式太阳能PV/T系统的热电性能均比运行水的系统性能有所提升,其中系统热效率提高92.28%,电效率提高8.87%,换热水箱集热量提高15.80%。该研究为复合相变材料(流体)在太阳能储存领域的应用提供了借鉴。     

新型分叉翅片强化管壳式储能罐储热性能北大核心CSCD

针对相变材料的质量和最大储热能力因翅片占据相变储能装置的部分体积而下降的问题,实现翅片结构优化具有重要意义。本工作在传统纵向翅片的基础上根据分叉形状提出了一种新型翅片来提高管壳式相变储能罐的储热性能,并针对该装置中相变材料带自然对流的熔化过程进行了三维数值模拟研究,分析了翅片数量、传热流体的入口温度和流速对相变材料熔化过程的影响。研究结果表明:与具有同等体积和数量的纵向翅片相比,新型分叉翅片显著加快了管壳式相变储能罐的蓄热过程。与无翅片和纵向翅片相比,新型分叉翅片使相变材料的熔化时间分别缩短了59.9%和23.4%,平均储热速率分别提高了142.1%和31.4%。在不改变翅片体积的前提下,增加翅片的数量可以减少相变材料的熔化时间,提高平均储热速率,但当翅片数量超过6时,对储热性能的进一步改善效果不明显。提高传热流体的入口温度和流速不仅可以缩短相变材料的熔化时间,也可以增加总储热量和平均储热速率。研究结果可为管壳式储能装置的结构优化和太阳能的高效利用提供一定的参考价值。     

光伏相变系统温控特性及散热结构优化设计

针对光伏相变（PV-PCM）热管理系统建立数值模型,与实验结果对比验证模型的有效性。在此基础上,研究24 h内不同复合PCM物性参数（相变温度、膨胀石墨质量分数和厚度）对太阳电池温度的变化规律,利用正交实验法和直观分析法研究最高温度、高于45 ℃与41 ℃的时长和入夜后低于35 ℃的时长的影响。进一步模拟不同类型和数量的散热翅片对太阳电池工作温度的影响,优化PV-PCM系统的散热结构。研究显示,使用内向翅片的散热结构和相变温度为40.2 ℃、膨胀石墨质量分数为15%、厚度为40 mm的复合PCM,可使太阳电池的最高工作温度最小,其值约为42 ℃。     

双圆台型高温太阳能蓄热系统传热特性研究

提出一种新型太阳能蓄热系统(双圆台型),然后建立数学模型并进行模型验证,最后计算多种变参数条件下蓄热系统的传热特性.研究结果表明:增大传热介质的入口温度、流速均能提高蓄热装置的蓄热速率;对比单圆台型储热系统的出口温度,结果发现双圆台型系统的热利用率显著提高;在该文的数值计算参数范围内,当传热介质的进口温度和流速分别为7...     

纳米复合相变材料固液相变储能过程研究进展

对纳米复合相变材料固液相变储能过程的若干最新研究进行了回顾,从相变储能系统的动态性能和典型的凝固、熔化传热过程两方面总结了相关研究的进展,并重点评述了数值模拟研究中纳米复合相变材料有效热物性预测方法的适用性及其与实验结果之间的偏差,最后对纳米复合相变材料固液相变储能过程的未来发展和重点研究方向进行了展望。     

真空管太阳能集热器研究进展

随着太阳能热利用需求的日益增长,真空管太阳能集热器的相关研究得到广泛关注.本文针对空气式真空管太阳能集热器,概述了集热器结构和相变材料对系统热效率的影响,及相变材料与集热器的组合方式,总结了真空管集热器应用中存在的问题,提出了通过改进组合结构以及增加换热面粗糙度提高相变蓄热性能将是重点研究方向.     

分级相变储放热系统在日光温室中的应用效果

针对北方日光温室夜间室内低温问题,该文以收集利用温室内白天富余太阳能为目标,在理论分析相变材料特性的基础上,开发基于管材封装方式的两级相变储放热系统,并通过对比试验,在北京地区的日光温室中开展冬季应用效果试验。结果表明,所开发系统对冬季室内空气温度和土壤温度均有良好的增温效果。其中,空气温度方面,在试验周期内,试验温室夜间（17:00—次日08:00期间）平均室内气温比对照温室平均提高1.0 ℃,最低气温平均提高1.2 ℃;在晴天、多云不同天气条件下,试验温室的夜间平均气温分别提高1.3、1.2 ℃,最低气温分别提高1.5、1.7 ℃;在两天一夜未盖保温被的阴雪天气条件下,试验温室的室内气温全程高于对照温室,最大温差仍有1.9 ℃。在土壤温度方面,晴天和多云天气下,试验温室10和15 cm处的土壤温度平均提高0.6和0.8 ℃,研究表明所开发系统具有良好的持续储放热能力,能改善日光温室的冬季热环境。     

Thermal characteristics of a volumetric solar absorption system

Solar volumetric heating is one of the alternative clean energy applications, and the improvement of thermal storage capacity of the system is necessary for the efficient applications. Consequently, volumetric solar absorption flow system incorporating the absorber plate in the channel was investigated for different Reynolds numbers and solar concentrations. The influence of the location of the absorbing plate on the heat transfer and hydrodynamic losses was also examined in the channel. In order to increase the thermal storage capacity of the working fluid, phase change materials of 7% concentration was incorporated in the analysis. Lauric acid was used as phase change materials, and water was considered as the carrier fluid in the channel. The performance and pump power loss parameters were introduced to assess the thermal performance of the volumetric solar absorption system. It is found that the performance parameter attained the highest value for the absorber plate location at the top of the channel, which was about 10% higher than those corresponding to the other locations. This was more pronounced with increasing Reynolds number and solar concentration. The pump power loss parameter was the highest for the absorber plate location at the mid‐height of the channel. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

SOLAR CONVERSION PARAMETERS OF GRADED BASE SILICON SOLAR CELLS

A simple model for the photovoltaic processes in a diffused base silicon solar cell is presented. The practical profiles of impurity concentration are taken into account by using the method of integration by piecewise exponential approximations. The realistic variation of mobility and built-in field are considered. Such parameters of solar conversion as short circuit current, open circuit voltage and conversion efficiency are computed. Results show that these parameters are are sensitive functions of the impurity distribution in the graded base and the recombination velocity at the surface of the diffused layer. The model holds promise of its application for parametric study and optimization of the solar cell configuration. © 1997 John Wiley & Sons, Ltd.