太阳能光伏电池在聚光条件下冷却方式的研究

目的 研究太阳能电池的冷却方式,提高太阳能电池在聚光条件下的工作效率.方法 利用FLUNT大型分析软件模拟出聚光条件下电池板在不同冷却方式下的工作温度,并通过实验验证.结果 有翅片轴流式冷却比不带翅片轴流式冷却温度低35～40℃,功率输出提高了15%;比带翅片的自然风冷却温度低50～60℃,功率输出提高了40%;比元翅片的自然风散热低100℃,输出功率提高了近70%.结论 光伏电池在聚光条件下,带翅片有风扇的轴流式冷却方式效果明显,大幅度提高电池的输出功率,为聚光光伏发电的广泛应用提供了良好的基础.     

汽车前大灯LED光源散热技术

散热问题一直是制约LED在车灯上广泛运用的技术瓶颈。通过分析高温环境对LED的危害、LED的发热机理,基于神龙公司某款车型大灯的LED散热模型,对当前通用的翅片散热法进行探讨。研究结果表明,翅片散热面积、厚度、材料等对翅片散热这种被动散热方式的散热效果影响显著,设计时需综合考虑。而翅片散热作为一种优秀的散热方案,可作为后期开发LED大灯的优先选择方案。     

LED镁合金散热器的多尺寸翅片设计与性能分析

为满足大功率LED散热结构的轻量化需求,设计了一款新型多尺寸翅片结构的LED镁合金散热器,并以散热面积相同的规则形貌散热器作为对比结构,采用Icepak热仿真软件获得两种结构的温度场及流体场,进而对比分析其散热性能.结果表明:外侧的短矮型翅片可减少对空气自然对流的阻碍作用,短高型与长矮型翅片分别能增强在翅片高度和长度上的自然对流强度,散热器沿x轴与y轴方向横切面处的空气流速分别相对提升了18%与9.4%,全局最高温度降低了2℃,表明多尺寸翅片镁合金散热器具有较明显的自然对流散热优势.最终按照设计的多尺寸翅片结构制成散热器样品,在搭建的实验测试系统中获得关键测点的温度数据,与仿真计算结果吻合较好,相对误差最大不超过8.6%,且最大输入电流条件下的最高芯片结温远低于芯片极限温度值.因此,所设计的多尺寸翅片镁合金散热器能满足LED灯具的散热需求.     

空间太阳电池聚光系统设计及性能分析研究

空间聚光太阳电池阵通过聚光透镜将大面积太阳光聚集到太阳电池片上,以提高单位面积电池片接收光强,从而减少电池片使用量、降低成本。在聚光条件下,高光强、高温度特征使聚光太阳电池短路电流、开路电压、填充因子、转换效率、工作温度以及热-电耦合特性等不同于常规太阳电池。开展了聚光太阳电池模块聚光透镜、太阳电池和电池散热设计,建立了空间太阳电池聚光系统热电耦合计算模型,分析了聚光比、基板厚度、基板材料导热率与电池温度、短路电流、开路电压、输出功率间的关系,以解决空间太阳电池聚光系统工程设计中的多参数合理匹配和选择问题。研究表明:聚光比对太阳电池开路电压、短路电流、转换效率及工作温度存在全面影响,各个参数存在较强的耦合关系,在工程设计时应权衡聚光特性带来的积极和消极影响。聚光太阳电池短路电流密度与聚光比成正比;低聚光比条件下,填充因子、转换效率基本不受聚光比影响;最大输出功率、开路电压随聚光比的增大而增大。聚光太阳电池工作温度升高对开路电压、转换效率和输出功率有不利影响,电池片散热设计是影响聚光电池性能的关键因素,应采用高导热率基板等散热措施以降低电池工作温度。建议聚光比为9~15,即可体现聚光优势,显著降低电池片使用量,又不苛求聚光透镜展开精度,从而降低工程研制难度。     

圆形翅片导热的翅片效率

翅片管是翅片管换热器中的核心和关键元件, 翅片效率是设计翅片管换热器过程中的主要参数之一, 在换热表面的比较方面也具有一定的实用价值。由于翅片效率的解析解复杂或求解困难, 对于一般工程问题只需求出近似值即可满足需要, 所以采用了一种简便可行的数值法。根据热量衡算, 建立了圆形翅片导热的数学模型, 运用有限差分法, 将模型整理为三对角矩阵, 借助于计算机, 计算出圆形翅片导热的温度分布, 翅片散热速率, 从而计算出翅片效率。根据实例所得出的翅片散热速率θ₁ 为22 .92 W , 翅片表面温度为基管温度时散热速率θ₂ 为36 .82 W, 所得翅片效率η为0 .62。应用该方法可对不同结构尺寸、材质的圆形翅片及不同的换热介质进行计算, 得出相应的结果。     

传热推动力损耗的温度场熵分析

运用物理场熵的概念,以传热推动力在空间温度场中不可逆损耗,定量表达传热过程不可逆程度,并将温度场熵分析法应用于矩形散热翅片效率的研究,得到温度场熵与翅片长度成正比、与厚度和导热系数成反比的定量关系。并通过与翅片散热效率曲线对比表明,温度场熵不仅反映了传热过程中系统的热力性能和热效,而且揭示了翅片热效变化的内在机理,对优化此类热力系统的设计具有实际应用价值。     

IGBT液冷模块优化数值模拟研究

针对IGBT液冷模块的散热问题,提出了一种用于研究翅柱(翅片)式液冷模块散热效果和流动阻力的数值计算模型,并对比分析了8种不同翅柱(翅片)类型冷板的散热效果和流动阻力;同时,采用均匀设计和回归分析相结合的方法建立回归模型,对翅柱式冷板参数进行优化。结果表明,均匀设计与回归分析相结合的方法能够有效优化翅柱式冷板参数。将优化后的菱形60°角叉排翅柱式液冷模块应用于英飞凌HybridPACK2中,试验取得了良好的散热效果及较低的流动阻力。     

波纹钢板机座电机最佳散热片的探讨

波纹钢板机座是一种新型的电机机座结构,适应于中心高为225～355mm的中小型电机。(IP44),机座利用其内外表面的传导散热和对流散热组合的散热系统,直接将电机内部的损耗热带到机座表面,使机座具有较好的散热能力。本文以波纹钢板座散热量最大为目标。考虑了机座表面的换热能力和翅片的结构尺寸、翅片数的影响等因素,给出了波纹钢板机座的换热模型和散热量的计算公式,利用计算机对波纹钢板机座进行了优     

脉动流强化翅片散热器数值模拟研究

采用数值模拟的方法,研究脉动流作用下翅片散热器的散热效果,分析脉动振幅和脉动频率对散热性能的影响。结果表明:脉动流能增强翅片散热器的散热效果;随着脉动振幅增大,瞬时换热性能和瞬时阻力性能波动越来越强,平均换热性能和平均阻力性能增加;存在最佳振幅使综合换热性能最高;随着脉动频率增大,瞬时换热性能变化不大,平均换热性能逐渐减小;瞬时阻力性能波动剧烈且波动幅值增大,平均阻力性能减小;存在最佳频率使综合换热性能最高。     

空调PTC加热器热分析与工艺参数优化

针对空调PTC加热器内部温度分布不均匀、换热性能恶化的问题,对空调PTC加热器整体结构进行热分析,提出解决温度分布不均、换热性能较弱问题的应对方法。通过对加热芯的热分析,确定了PTC片排片与空调PTC加热器内部温度分布的关系,并提出了最优排片模型。通过对散热翅片的热数值计算与仿真计算,确定了散热翅片尺寸与换热性能的关系,并以热阻最小为优化目标,进行了散热翅片的参数优化设计。最后设计实验对优化空调PTC加热器与原有空调PTC加热器进行了比对。结果表明:优化空调PTC加热器热阻比原有空调PTC加热器减小5.62%,换热性能更优。     

热管换热器热传递矩阵及热管换热器传热效率

本文提出了热管换热器热传递矩阵的概念.用热传递矩阵相似关系,推导出了热管换热器传热效率计算式.并讨论了极限情况下的热管换热器效率表达形式.     

土壤源热泵地埋管换热实验研究

在不同的钻井和埋管结构中,利用实验装置及测试系统运行不同地埋管进水温度、进水流速等数种工况,根据土壤源热泵地埋管实际运行的测试结果讨论地埋管进水温度、流量、埋管类型、钻井深度以及运行方式对单位井深换热量的影响。实验表明,提高进水温度、流量、钻井深度以及选择合适的埋管类型可增强地埋管换热能力,间歇运行方式能够最大程度利用土壤蓄能特性,使地埋管始终能够高效换热,相比连续运行提高了33．9％,但进水温度、流量和钻井深度不能无限增大,其大小的选择需要考虑土壤源热泵主机运行性能和经济性。     

换热器传热特性的试验方法研究

本文提出了一种新的研究换热器传热特性的试验方法.按着传热的基本原理,应用最优化方法,得出可以同时准确的确定换热面两侧冷、热流体的对流换热规律.这种方法进一步发展和改进了 Wilson 方法.它可以进行多个末知参数的计算,有较高的计算精度.文中依据理论分析和应用实例测试,验证了该方法的数学可行性.     

应用于LED散热一体化平板热管的传热性能

为解决LED散热问题,制作了一种一体化平板热管,搭建了平板热管实验台以研究此平板热管的传热性能,设计了模拟热源的保温方案.为了模拟LED芯片的发热,制作了模拟芯片热源,并对实验结果的不确定度进行分析.通过实验研究了加热功率、充液率和工质对平板热管传热性能的影响.实验结果表明:此平板热管具有良好的均温特性.在所测试的功率范围内,蒸发腔热阻随着功率的上升而降低.充液率方面,此平板热管的最佳充液率为40%.在测试的3种工质中,去离子水的传热效果最好.     

相变蓄热装置的研制及放热性能测试

相变蓄热装置因其体积小、蓄热量大、放热温度均匀等特点在热能储存方面有很广阔的应用前景。针对许多地区电力出现相对过剩、电力峰谷差不断拉大的现象,研制开发了一种在低谷用电时段储存电能、在用电高峰时放热的相变蓄热装置,装置中加装了强化传热的导热翅片和放热的换热盘管。在不同出水流量下对放热过程中的热工参数进行了测量。通过对测试结果分析可知,导热翅片起到很好的强化传热作用,此设备具有体积小、蓄热量大、放热均匀、便于控制等特点。它适用于对热能的储存,也便于把储存的热能以多种形式供给用户。     

入射角对径向热管换热器性能影响的数值模拟

利用FLUENT软件对径向热管换热器壳程进行模拟计算,在入口烟气质量流量不变的基础上,在0°～65°范围内逐渐改变烟气入射角,分析换热量、压降和单位压降换热系数的变化规律。结果显示:随着烟气入射角的增大,入射角小于45°时,换热量偏差基本不变,压降偏差逐渐减小,而单位压降换热系数逐渐增大,并在约45°时达到最大,此时换热器整体性能最好;大于45°后,换热量偏差明显增大;压降偏差急剧增大,压力损失增加,而单位压降换热系数急剧减小,换热器性能恶化。将模拟结果与测试结果进行比较,误差在5%以内。     

对现行热价的探讨

本文根据黑龙江省一些地区的实际情况，分析了现行热价以及热力成本偏高的影响因素，并对热价以及供暖收费办法提出了一些有益的建议．     

化学反应热管的研究

本文提出了一种利用化学反应的反应物和生成物作为传热工质，通过化学反应和相变进行传热的新方法。文中提出了一种新的传热元件－化学反应热管，同时给出了化学反应热管的四个传热极限。     

新型平板热管换热器热回收特性实验研究

针对普通住宅日常通风换气的特点设计出一台小型平板热管通风换热器,在不同风量(60、90、120、150m3/h)和室内外温差(室外新风温度为27～40℃,室内排风温度控制在24℃)的条件下,针对夏季工况,进行了热管换热器的真空度对其热回收效率影响的实验研究.实验结果表明,该热管换热器热回收效率较高,最高热回收效率接近60%;在风量较高的情况下,真空度对其热回收效率影响很小.     

套管式地下换热器传热特性分析

通过对套管式地下换热器传热过程的分析,在套管式地下换热器传热模型基础上,考虑管内流动和传热,提出了集管内流动与土壤导热相耦合的传热分析模型,并利用数值计算方法进行了传热特性分析.讨论了不同埋管管径组合对流体出口温度及埋管换热率的影响.