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武城縣德孚換熱設(shè)備廠
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太陽能行業(yè)太陽能電池冷卻可拆型板式冷卻器
新型冷卻技術(shù)的應(yīng)用前景
1熱管冷卻技術(shù)
在聚光型光伏發(fā)電系統(tǒng)利用菲涅耳透鏡或者拋物面反射鏡來聚光時(shí),由于陽光不能均勻地投射在電池組件表面,將引起電池間的電阻不均勻?qū)е码姵匦式档?James和Williams指出,在1000倍日照的聚光條件下照射度的不均勻?qū)?huì)造成4%以上的效率損失。熱管是一種高效傳熱元件,同時(shí)具有很好的均溫性能,非常適用于聚光條件下的電池冷卻。采用熱管冷卻熱管的蒸發(fā)端緊貼太陽電池的背面,冷凝段暴露在大氣中與周圍空氣進(jìn)行自然對流換熱,安裝翅片增加散熱面積可以提高冷凝段的換熱效果。由于冷卻元件的溫度一般要求在20～100℃內(nèi),熱管的設(shè)計(jì)可選擇R-11或R-22以及水作為工作液體。采用水作為工作液體,在溫度不超過140℃時(shí),熱管的散熱熱流可達(dá)到250～1000kW/m2。Akbarzadeh和Wadowski報(bào)道了一種帶扁平狀銅熱管蒸發(fā)端的熱管冷卻系統(tǒng),太陽電池垂直粘貼扁平的銅熱管蒸發(fā)端;研究表明:在有太陽的天氣情況下,該系統(tǒng)的聚光率是20倍,采用熱管冷卻系統(tǒng)后電池的溫度上升不會(huì)超過46℃;不用熱管冷卻電池的溫度超過84℃。
2微通道冷卻技術(shù)
微通道冷卻器的體積小,可以直接對毫米甚至微米級的熱源進(jìn)行冷卻;但是冷卻器的溫度梯度和壓力損失較大,因此泵或風(fēng)機(jī)耗功較大。微通道冷卻器水冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)關(guān)鍵是保證太陽電池與換熱器表面間良好的熱傳導(dǎo)和電絕緣。如果能在太陽電池的生產(chǎn)過程中直接在電池背面灼刻微通道,那么無論從冷卻效果還是經(jīng)濟(jì)上來說都是一種很好的方法。Vincenzi等人采用這種方案制成了面積為30×30cm2光電池,測試結(jié)果表明,工作在120倍的日照聚光強(qiáng)度下,系統(tǒng)的熱阻為0.4cm2·K/W。今后的研究工作重點(diǎn)將是改進(jìn)微通道的結(jié)構(gòu),使用岐管式微通道或相變微通道作為冷卻方法等。
3液體射流沖擊冷卻技術(shù)
液體射流沖擊冷卻技術(shù)可以獲得很低的熱阻(通常只有0.01～0.1cm2K/W),目前已廣泛用于金屬的熱處理、內(nèi)燃機(jī)及燃?xì)鉁u輪的冷卻以及高功率電子設(shè)備的溫度控制。該技術(shù)應(yīng)當(dāng)也能應(yīng)用于太陽電池冷卻,當(dāng)然,噴嘴應(yīng)設(shè)計(jì)成陣列形式。不過在運(yùn)行中,從一個(gè)噴嘴出來的水流往往會(huì)影響到鄰近的噴嘴出來的水流,導(dǎo)致射流流體間的干擾增加總體的換熱系數(shù)下降。射流沖擊陣列的流體流態(tài)和換熱特性,與噴嘴到冷卻表面的距離、噴嘴形狀及傾斜度、普朗特?cái)?shù)和雷諾數(shù)等有很大關(guān)系。Anja.Royne等人在實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上提出了一種用于聚光條件下太陽電池矩陣的射流沖擊冷卻模型,并對冷卻系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。
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