纳米颗粒协同肋片强化相变材料传热性能试验

以石蜡作为相变材料(phase change material,PCM),设计并搭建了一套PCM传热强化试验系统,在PCM中加入了高导热率纳米颗粒和金属肋片,结合温度数据采集系统对PCM熔化过程进行了试验测试,对PCM内部不同测点的温度变化趋势进行了分析,研究了纳米颗粒质量分数和肋片数对PCM传热性能的影响。结果表明：添加纳米颗粒可有效提升PCM温升速率,0.06%(质量分数,余同)石墨烯/PCM温升速率较高,与其他组分的石墨烯/PCM相比传热效果更好;加入肋片可加快PCM内部温度响应,9肋片/PCM的整体传热性能优于其他数量的肋片/PCM;纳米颗粒协同肋片结构可促进PCM传热性能的提升,9肋片、0.06%石墨烯/PCM与9肋片、0.09%石墨烯/PCM启动时间早,温升幅度高,传热性能好,为强化PCM传热性能中的较优组合。     

采用肋片强化相变蓄热器传热的模拟分析

为了增加同心套管式相变蓄热器的蓄能效果,采用环形肋片强化相变储能设备的传热,利用Fluent软件模拟了这种结构中石蜡相变的融化过程,得到了石蜡熔化过程温度场分布及熔化时间的规律,根据这些规律分析了肋片间距及厚度等参数对贮热管放热效果的影响。分析结果表明：石蜡的总融化时间随肋片间距增加而延长即传热效果变差,但是随着肋片厚度的增加而缩短,即传热效果变优,但是当或肋间距超过40mm和厚度超过2mm后,进一步增加肋片间距或者厚度对传热效果的影响变得不明显。     

防爆电池箱的相变散热分析

电动汽车电池在充放电过程中,会放出大量的热。防爆电动车上的防爆电池箱由于密闭性和防爆性,风冷和水冷散热模式会带来潜在风险,相变散热模式适应防爆性的要求,需要探索其可行性。通过对电池箱的相变散热进行设计和流动散热FLUENT仿真分析,发现了相变散热的局域不均匀性。针对问题导向,提出了利用相变材料对电池箱内部及外壁进行散热,仿真结果表明此方法达到了降低电池温度以及改善了其温度不均匀等问题。     

肋片强化传热储能单元相变过程数值模拟

本文对阵列式肋片强化传热的石蜡类相变储能单元进行数值模拟,相变材料储存于阵列式肋片之间,热量通过铝材基座和肋片传递给相变材料。采用十八烷作为数值模拟的相变材料,其熔点是28℃,密度和动力粘度随温度变化,通过改变肋片尺寸以及边界条件研究相变材料的融化过程,通过分析温度场,流场,固-液两相分布探究相变规律,用无量纲参数分析肋片尺寸以及不同边界条件对相变过程的影响。结果表明,受自然对流的影响,随着时间推移,肋片处热流密度先增加后减少,基座处热流密度大幅度升高;相变材料融化后,对流换热是主要的传热方式;对于相变层偏薄的相变储能单元,宜采用小尺寸肋片,相变层偏厚的相变储能单元,宜采用大尺寸肋片。     

冷却肋片对光伏板发电性能的影响研究

研究了被动式冷却条件下肋片对光伏板发电性能的影响,分析了光伏板倾角、太阳辐射强度、环境温度和风速等因素对光伏板发电效率和发电功率的影响规律,对带冷却肋片和不带冷却肋片的光伏板进行了实验对比。研究结果表明,在实验条件下,安装冷却肋片可以使光伏板的发电效率提高0.3%~1.8%,发电功率提高1.8%~11.8%。     

基于石墨烯提升光伏组件散热性能实验研究

采用新型石墨烯材料用于光伏组件背板散热,以提高光伏组件能量转换效率。在硅太阳电池组件基础上分别设计并制作普通石墨烯薄膜组件以及石墨烯肋片复合结构组件,建立2种石墨烯光伏组件的热力学模型,搭建石墨烯组件散热性能测试平台进行实验研究,此外进行组件室外光伏电站的性能测试。实验结果表明,添加石墨烯及肋片能增强光伏组件散热性能和提高组件输出功率;在室内模拟的晴天气象条件及辐照度高的情况下,石墨烯肋片复合组件的散热性能提升较为显著。通过室外测试,石墨烯肋片复合组件的功率及发电量相比于普通光伏组件分别提高0.5%～1.15%和0.97%。     

电动汽车电池的散热性能

建立单体电池生热模型,编写用户自定义函数(user defined function, UDF)模拟单体电池的生热,并通过试验验证生热模型的准确性。通过模拟真实工况下单体电池生热量以及测点温度变化分析单体电池生热与冷却空气流速、环境温度的关系,分析不同冷却空气流速与环境温度对电池散热性能的影响。结果表明:电池生热与放电电流基本呈正相关关系;电池中部温度在电池生热时温度较高,在设计冷却通道时应重点考虑;冷却风速越大,电池降温效果越好,但随风速增大降低幅度变小,应根据经济性与实用性选择降温风速;环境温度对电池散热影响很大,在高温时,电池性能大幅度下降,在高温环境使用时应加强电池的散热处理。     

自散热式光伏组件的性能研究

在常规光伏组件的基础上,通过技术改进,研制出具有自散热功能的光伏组件,并通过同一户外试验平台对常规光伏组件和自散热式光伏组件进行测试,结果表明,自散热式光伏组件的发电性能有明显提升。     

带射流斜肋微通道的强化散热研究

在高热流密度(300 W/cm~2)条件下,对射流斜肋微通道的流动换热特性进行了数值研究,并与直通道、斜肋直通道和射流微通道进行了对比。结果表明:斜肋后方尾涡受射流抑制减小,受上游流体冲刷裹挟,下游射流发生明显漂移;斜肋有效拓展了通道换热面积,增强了流体扰动,射流使低温冷却水直接冲击通道底面换热,斜肋和射流两种强化换热方式的综合,不仅大幅降低了通道壁面温度,而且极大提高了壁温分布的均匀性,在增强通道换热的同时也没有带来过大阻力增加,和斜肋直通道和射流微通道相比,射流斜肋微通道的换热系数平均增加了21%和33%,综合换热性能和前两者相当。     

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 ℃。     

有内热源的肋片散热数值分析

利用流体区域与固体区域温度场耦合的方法求解含内热源肋片的稳态自然对流换热问题,讨论了肋片材料、肋片间距和内热源强度对整个散热的影响。得出各种情况下流场和温度场的变化和不同情况下散热效果的标志性参数——最高温度的变化规律如下：内热源越强,最高温度越高;肋片间距增加,最高温度降低;提出了具体的计算式;导热系数大于10W／（m·K）的金属材料,肋片最高温度不受材料热物理性质的影响。     

不同类型光伏电池的发电性能研究

光伏发电作为新世纪主要的可替代能源之一,在我国正在迅速发展,各种不同类型的光伏电池在国内均有销售。为了让光伏系统集成商或用户更好地选择光伏电池组件,本文根据牛津大学《光伏比较:对南欧和北欧两地11种光伏电池产品的发电性能研究》一文进行了编译,现将该文的主要内容介绍给读者。1实验光伏系统的构成:牛津大学的研究者选择11种不同的光伏电池组件,在基本相同的安装条件下,在英国牛津和西班牙马罗卡分别安装了同样功率的不同类型光伏电池组件(见表1)。2各种类型光伏电池子系统在西班牙马罗卡和英国牛津的实际发电率见表2。3发电性能…     

光伏组件相变材料控温性能的实验研究

随着光伏电池的温度上升,其光电转化效率将会下降。为了控制光伏电池的温度,本文提出采用相变材料来调节光伏电池工作温度。分别以复合石蜡、聚乙二醇和十水硫酸钠作为光伏组件背板散热相变材料,并搭建实验平台进行实验研究。实验结果表明:光伏相变组件(PV/PCM)的热均匀性较普通光伏组件好,能降低热斑现象的发生,同时能有效降低温升从而提高光伏组件电输出性能。在三种相变材料中,十水硫酸钠具有更好的控温效果;此外,通过增加相变材料的用量能够延长组件的控温时间,通过对比发现40 mm厚度的相变材料具有最好的实验效果。最后,本文发现在相变材料中加入一定量的石墨烯有助于进一步强化组件的散热。     

肋片的强化传热和调温作用

文章阐述了肋片强化传热的原理．指出肋片最佳形状和尺寸的计算式。从理论上证明了肋片调节壁面温度的原理。提出了助片在两种不同用途（强化传热、调节壁温）场合中的正确布置方法。     

肋片的强化传热和调温作用

本文阐述了肋片强化传热的原理；分析了肋片最佳形状和尺寸确定的计算式；提出了肋片在强化传热、调节壁温中的正确布置方法。     

基于柔性晶体硅电池的光伏瓦研究

光伏瓦作为一种建筑材料,可替代屋顶陶瓦建材,且增加了发电功能,以薄膜电池为主的柔性光伏瓦具有质量轻和可弯曲的特性,但存在转换效率低、使用寿命短的问题。采用柔性晶体硅太阳电池,通过固化炉加气压釜的新型层压工艺,克服了层压过程中气泡、脱层等工艺问题,实现了基于晶体硅电池效率的柔性光伏瓦。     

螺旋肋片自支撑换热器强化换热试验研究

为了利用螺旋流动强化传热的特性并简化换热器结构,结合螺旋折流板换热器的结构和流体流动特点,开发了一种螺旋肋片自支撑换热器.为了掌握螺旋肋片自支撑换热器的传热和压降综合性能,建立了换热器的试验模型和试验装置.在相同的试验条件下与折流杆换热器进行对比试验,结果表明:当雷诺数Re=6000时螺旋肋片换热器的总传热系数比折流杆换热器提高13.3%,并随着雷诺数增大强化传热效果更加显著;而同时压力梯度却降低了87.5%,并随雷诺数增大二者的压力梯度差值变大.在试验雷诺数2 000～6 500的范围内,螺旋肋片换热器的综合性能K/▽P值是折流杆换热器的1.4～2倍.可见,螺旋肋片换热器具有较高的传热系数和较低的压降,因而具有良好的发展及应用前景.     

列管式相变蓄热器性能强化的模拟

基于列管式换热器具有传热面积大、结构紧凑、操作弹性大等优点,使其在相变储能领域具有广阔的应用前景。本文建立一种新型列管式相变蓄热器模型,在不考虑自然对流的情况下,利用Fluent软件对相变蓄热器进行二维储热过程的数值模拟。本文主要研究斯蒂芬数、雷诺数、列管排列方式、肋片数以及相变材料的导热系数对熔化过程的影响,并对熔化过程中固液分界面的移动规律进行了分析。模拟结果表明,内肋片强化换热效果明显,特别是对应用低导热系数相变材料[导热系数小于1 W/(m·K)]的列管式蓄热器,相对于无肋片结构,加入肋片(Nfn=2)可缩短熔化时间52.6%。