典型低温散热器性能实验和案例分析

为提高供暖系统能效和节约能源,采用低温供暖系统扩大新能源和可再生能源供热比例是目前重要的发展方向。首先通过散热器标准实验对铜铝复合低温散热器、铝制低温散热器和铜管强制低温散热器这3种低温散热器的散热性能进行了分析,结果表明:3种散热器低温工况拟合曲线与高温工况拟合曲线具有共线性,可以使用高温工况拟合曲线进行低温工况散热量计算。以北京某办公楼为建筑原型,进行低温散热器选型分析,结果表明低温工况下,强制对流散热器散热性能最好,且占地面积与铜铝复合散热器、铝制散热器在高温工况下的占地面积相近,适宜于在示例建筑中应用。所得研究结果为低温供散热器的实际应用提供了理论基础和实验数据。     

太阳能光伏电池特性实验研究

针对太阳能光伏电池特性对最大输出功率80W的单晶硅电池进行实验研究,得到光伏电池的伏安特性曲线。研究结果表明,太阳能光伏电池短路电流随太阳辐射强度的增大线性增加,开路电压随太阳辐射强度的增大呈对数增加,且弱光时开路电压随光照强度增加很快,强光(>300W.m-2)时趋于饱和。     

小型温差发电器性能影响因素研究

通过实验的方式测量了热空气流量、温度和冷却风速对半导体温差发电器性能的影响。研究结果表明:随着热空气流量的增加,热端换热效果增强,使得集热器温度升高,进而冷热源温差增大,热电模块的开路电压增加。随着热空气温度的升高,集热器的温度同时也在升高,此时冷热源温差增大,热电模块的开路电压增加。随着冷却风风速的增加,冷端换热器的换热效果增强同时也影响热端集热器的温度。     

热光伏散热器形状设计与分析

热光伏发电是通过光伏电池直接将辐射热能转换为电能的一种技术,而其中的散热器的设置是为了保证热光伏电池乃至整个系统正常运行的重要前提。采用强迫风冷发射状肋片散热器作为系统的散热装置;利用Fluent软件对五种肋片形状的散热器进行稳态温度场和流场数值模拟,总结出肋片式散热器的肋片数与热阻、压降特性曲线,并根据场协同原理,由温度场和压力场计算出协同角大小,确定了热光伏系统的最优散热器结构为交叉肋片。     

ELECTRICITY GENERATION COMPARISON OF TWO-CHAMBER MICROBIAL FUEL CELLS WITH DIFFERENT MEMBRANE

以乙酸钠为碳源,铁氰化钾溶液为电子受体,以普通双极膜(膜A)、特种双极膜(膜B)和质子交换膜(膜C)构建的微生物燃料电池进行产电性能的实验研究.得到如下实验结果:膜A开路电压为0.77V,最大体积功率密度为3.23W/m3,由线性拟合方程可知其内阻为91.22Ω;膜B电池的开路电压0.748V,最大体积功率密度为3.52W/m3,内阻为92.26Ω;膜C电池的开路电压为0.796V,最大体积功率密度为3.75 W/m3,内阻为79.29Ω.结果表明:各种膜在微生物燃料电池产电性能方面相近.通过膜效率的分析,在微生物燃料电池中,采用离子交换膜替换价格昂贵的质子交换膜是可行的.     

全钒液流电池在充电结束搁置阶段的开路电压变化

本工作通过对全钒液流电池的充电-搁置实验,对电池搁置阶段的开路电压变化进行探索。实验发现,全钒液流电池的开路电压变化与非液流储能电池有所不同,主要由跃降、缓慢下降、缓慢上升和趋于稳定四个过程组成。本工作首先对全钒液流电池开路电压的四个过程逐步进行分析,然后重点针对开路电压出现缓慢上升的原因及影响因素进行探索。实验结果表明全钒液流电池开路电压缓慢上升的过程与电池内电解液体积占比和流量有关,是全钒液流电池在充电结束搁置阶段的重要特征。电池内电解液体积占比越小,开路电压缓慢上升过程越长,上升幅度越小。电解液流量越大,开路电压缓慢上升过程越短,上升幅度越小。     

动力电池散热数值模拟分析

通过建立电池温升模型模拟分析了无肋片自然对流电池温升、加肋片自然对流电池温升及加肋片强迫对流电池温升等三种工况下的电池温升特性,并对其中心温度与电池中心平面平均温度的温升特性进行了分析比较.由模拟结果分析可知,随着放电倍率的增大,电池的温升及温差均明显上升,增加肋片散热可以有效降低温升变化,但温差较大.采用强风可以减小...     

基于无线传感器节点的能量管理系统

研制了光伏-温差混合能源与无线传感器节点集成的能量管理系统.该能量管理系统采用了低功耗的能量策略和智能化的控制方法,并运用了超低压升压技术实现了能量的充分利用.通过实验得到了超级电容器和锂离子电池的充电曲线,并研究了能量管理系统的效率.实验表明能量管理系统在4d内可将锂离子电池充满,充满后的锂离子电池可在无光照的情况下保证无线传感器节点连续工作7d.     

厨房余热回收热电热泵储水式热水器的研究

在热电热泵热力学分析的基础上,设计研制了一台用于回收公共厨房排气余热、容积为36L的热电热泵储水式热水器,该装置采用热管散热器对热电热泵冷、热端散热,在回收厨房余热的同时制取生活热水.针对该热电热泵储水式热水器,对其制热性能进行实验研究,结果表明:热电热泵冷、热端温差是影响热电热泵制热性能的重要因素:排气温度越高,热水温度越低,则冷、热端温差越小,制热系数越大.在此基础上,对热电热泵储水式热水器进行优化,并对样机的性能进行测试,结果表明:工作电压对热水加热时间影响较大,工作电压越大,加热时间越短;在电压20V时将热水从28℃加热到46℃,样机相比普通电热水器节省电耗30%以上.     

基于无线传感网络的空冷凝汽器温度传感器温差取能仿真分析

针对空冷散热机组冷热介质进出口的温度监测,提出利用无线传感网络技术实现对空冷凝汽器表面温度的在线监测;同时,对空冷散热器周围以及内部环境所形成的环境能源进行分析,提出基于温差发电的自取能模型及结构,在此基础上研究温差发电在空冷岛温度环境下的取能特征,进一步验证其发电特性,实验结果表明,利用温差发电,则可大幅降低传感节点对电池的依赖,由此降低进行电池更换定期维护的高昂成本,并提高无线传感网络整体的可持续性和可靠性。     

阴极电子受体对微生物燃料电池性能的影响

以双室型微生物燃料电池为试验装置,比较铁氰化钾、重铬酸钾、高锰酸钾作为阴极电子受体时微生物燃料电池的电压和功率输出。结果表明,高锰酸钾与重铬酸钾混合电子受体对微生物燃料电池性能的提高没有显著效果,不如两者的单独表现;高锰酸钾对应的最高输出电压可达1 160 mV,但很不稳定,会很快下降到600 mV左右,在实际应用中有一定障碍;在酸性条件(pH=3.0)下,重铬酸钾的开路电压为1 081.2 mV,最大输出功率密度为35.1 W/m3,电池内阻为170.27Ω,而且表现稳定,是理想的阴极电子受体。     

翅片式热管散热器自然对流换热特性分析与多目标结构优化

采用数值计算方法对一种应用于半导体制冷片热端散热的翅片式热管散热器进行模拟,探究自然对流条件下不同翅片参数对散热器换热特性的影响。结合多目标遗传算法(NSGA-Ⅱ),以影响散热器散热的两个主要参数——翅片表面传热系数和肋面效率为优化目标,对散热器整体做出综合优化,并对优化结果进行K均值聚类分析,提出了翅片端优化原则。结果表明,肋面效率对散热器性能的影响有限,提高表面传热系数可显著降低散热器总热阻;与未优化方案相比,所选优化方案可使基板热端面温度下降3.5K,散热器热阻降低18.22%。     

微晶硅电池的制备及提高其效率的优化

采用甚高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)技术制备了不同硅烷浓度系列的微晶硅电池。结果表明:电池的开路电压随着硅烷浓度的增大而逐渐增加,而电池的短路电流则先增加后减小,在转折点电池的效率达到最大,填充因子则变化不明显;(220)择优取向出现,I(220)/I(111)比值大,电池的短路电流密度也大,电池的效率也最高;在实验的范围内,电池的短路电流密度和厚度成正比例关系;首次在国内制备出了效率达7.3%,短路电流密度(Jsc)为21.7mA/cm2,开路电压(Voc)为0.52V,填充因子(FF)为65%的微晶硅电池。     

在浸入式冷却中添加新型翅片的混合电池热管理系统

为了有效地控制电池的最高温和温差,设计一种冷却系统,采用创新型的螺旋翅片,将其和浸入式冷却系统结合,在该系统下研究了翅片宽度、螺旋圈数、冷却介质流速对电池散热的影响。结果表明增加翅片宽度和螺旋圈数都可以使电池温度得到有效降低,翅片宽度从2 mm增加到8 mm时,电池的最高温下降了1.33℃。在此基础上继续讨论螺旋圈数的影响,当圈数从2 Q增加到8 Q时,电池的最高温下降了0.84℃。在翅片宽度为8 mm、螺旋圈数为6 Q时,继续研究冷却介质流速对电池温度的影响,当流速为0.064 m/s时,电池的最高温仅为28.64℃,当流速超过0.024 m/s时,电池的温差呈先上升后下降的趋势,且都小于5℃,压降范围为10.96～93.73 Pa。上述发现为油浸式电池冷却系统提供了更多见解,证明在系统中加入翅片可以有效降低电池的最高温和温差,为强化系统的传热设计提供了参考。     

新型燃料电池汽车用交错式结构DC/DC系统研究

为解决电动汽车中氢燃料电池输出纹波大的问题,提出了将交错式直流电压(DC/DC)变换器引入氢燃料电池汽车动力系统的改进方案.以三相交错式Boost变换器为基础拓扑,在输入端加入滤波电感和π型缓冲电路,构造了综合考量的燃料电池输出和DC/DC变换器输入的新型交错式DC/DC变换器结构.结合输入输出双重控制策略,搭建了新型...     

热光伏发电系统水冷散热特性研究

设计了一套水冷散热器以控制光伏电池运行温度,研究了不同水流量下电池温度及散热器压力损失的变化规律和对应的光伏电池输出特性,实验表明:辐射器温度l 373K、冷却水流量为25 mL/s时,电池温度为302K,所设计的散热器可以有效控制光伏电池的温度;利用Fluent软件分析了导流片高度、导流片数目、冷却水进出口管径等结构参数对其性能的影响,计算表明:增大冷却水进出口管径可以有效的降低压力损失而不影响散热效果;数值模拟结果和实验结果比较吻合,验证了数值模拟方法的正确性.     

n型铝背结太阳电池的前面场优化研究

主要研究了n型铝背结太阳电池前面场对电池效率的影响,前面场浓度与扩散深度的优化明显提高了n型电池的短波响应,在实验中采用了低成本工艺路线,采用PECVD沉积SiN x替代高温热氧化形成的SiO2与PECVD沉积SiN x叠层膜作为钝化减反射层。文中通过PC1D模拟与实验结合的方法得到前表面场的最佳掺杂浓度与掺杂深度,研究发现n型电池前面场与p型电池背面场有明显差异,p型电池背面场掺杂浓度越高得到的效率就越高,而n型电池前面场掺杂浓度在合适范围内才能有效提高电池效率。最终经过优化得到的电池效率达到19.25%,开路电压为641 mV,短路电流为8.91 A,填充因子为80.53%。     

温差发电模型的热电性能数值计算和分析

为研究半导体温差发电器的热电性能,利用有限元分析方法分别对由4对、12对和126对p/n结构成的3种温差发电模型进行热电耦合仿真模拟。分析负载电阻、温差、p-n结对数不同时,温差发电模型内阻、开路电压、路端电压、回路电流、功率及效率的变化规律。结果表明:温差发电模型内阻仅随p-n结对数的增大而线性增大,不受其他条件影响;开路电压、路端电压和回路电流均随p-n结对数和温差的增加而增大;功率和效率均随温差的增加而增大,当负载电阻与内阻相等时,温差发电模型的功率和效率最大。当温差由128℃增至218℃时,3种模型的最大功率分别由0.15、0.46和5.7 W增至0.44、1.33和16.5 W,126对模型的最大效率由2.4%增至4%。     

一种基于引射式预混燃烧器的新型高温温差发电系统

高温温差发电系统(TEG)由于在分布式能源和耦合热电提高系统效率等方面具有显著的特点而受到关注,但系统特性认识的缺乏阻碍了其发展与应用。为了优化燃烧过程及热端传热性能进而提高系统的发电效率,采用数值模拟的手段研究不同结构引射式预混燃烧器对系统性能的影响,获得优化的燃烧器结构。设计并搭建一种基于引射式预混燃烧器的新型高温温差发电实验台,实验结果证明模拟结果的正确性,经过燃烧器优化后的高温温差发电系统其热电(TE)模块热端温度更高、温度分布更均匀,系统的输出功率和发电效率得到较大的提高。     

基于计划曲线的储能系统均衡热管理及节能研究北大核心CSCD

在储能电池舱能量密度逐渐升高的背景下,热管理耗能占总辅助用电的比例逐渐增加。由于电芯间不均匀送风,温差会进一步拉大。为实现储能系统低能耗、低温差的目标,本工作提出了一种基于能量管理系统(EMS)计划曲线的热管理控制策略,并采用电芯温度对储能电池舱内空调进行集中控制。通过对容量为5.017 MWh的储能电池舱进行实验,研究该策略对电芯温差及空调耗电量的影响。研究结果表明,电芯本征不一致、模组风扇状态、空调状态对电芯温差均有影响,在现有集成情况下,空调启动对温差有负面作用。在相同的充放电功率下,相比于无控制策略的实验条件,电池堆1和电池堆2的电芯温差分别降低了0.9℃和1.4℃。此策略下,由于空调待机时无内循环风机功耗,空调日总耗能降低了62%。