高倍聚光光伏(hcpv)系统相变传热特性及机理研究

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1、高倍聚光光伏（HCPV）系统相变传热特性及机理研究StudyofHeatTransferPerformanceandMechanismofPhase-changeCoolinginHighConcentrationPhotovoltaic(HCPV)System一级学科：化学工程与技术学科专业：化学工程作者姓名：康雪指导教师：王一平天津大学化工学院2017年6月万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已

2、经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论

3、文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据中文摘要随着聚光电池发电效率的逐步提高，基于多结密排电池的高倍聚光光伏发电系统近年来逐渐受到人们的关注。但在高倍聚光条件下，电池会产生大量的废热，如何有效地实现高倍聚光太阳电池的冷却是聚光光伏发电系统中的关键问题。1、提出采用乙醇液浸相变冷却高倍聚光密排电池，利用电加热片模拟密排电池组件在高倍聚光条件下产生的热量，设计矩形液浸相变冷却接收器，建立室内模拟高倍聚光光伏自运转液浸相变冷却系统。2、研究不同聚光比条件下，液浸相变冷却系统对模拟密排电池

4、散热的可行性。该冷却系统可以实现自运转，且随着聚光倍数的改变自行调节循环流速；模拟电池表面的温度均匀分布在87.3～88.5℃范围内，在398.4X下表面对流传热2系数高达46.98kW/(m•K)，说明液浸相变冷却自循环系统可以实现高倍聚光电池的有效散热。3、分别采用电化学刻蚀和机械拉丝两种技术对模拟电池基板进行表面修饰。分析表面特性对传热性能的影响规律及机理。结果表明电化学刻蚀2h和800目机械拉丝的表面呈现出较优的传热性能，SEM表征显示电化学刻蚀2h表面拥有蜂窝状的多孔性结构，以及800目机械拉丝

5、表面为均匀分布的密集沟槽型结构，使得乙醇在这两种表面润湿性提高，气泡不易聚并，降低表面传热热阻；在沸腾过程中，这两种表面结构内液体产生的气泡与表面形成气泡之间相互扰动，提高了表面对流传热特性。4、采用三结砷化镓电池，通过电池电性能的变化研究液浸相变冷却过程中气泡对光线的影响机理。结果表明无气泡时电池的电性能优于有气泡存在时电池的性能，说明气泡对光线的透过有负面影响。建立气泡对光线影响的机理模型，结果表明气泡与乙醇界面对光线的影响是降低电池电性能的主要因素。5、采用大功率LED进一步模拟正面不产生气泡时的密

6、排电池，建立自循环液浸相变冷却系统并研究其散热性能。液浸相变冷却系统对大功率LED散热可行，在大热量下系统达到稳态时间缩短；在33.14%～43.75%充液率范围内，LED结温远低于其限制的最大值；冷却接收器内设置导流装置可以改善液浸相变冷却传热性能。关键词：高倍聚光光伏，液浸相变冷却，气泡，传热强化，大功率LEDⅠ万方数据ABSTRACTWiththeincreasingofsolarcellspowergenerationefficiency,moreandmoreattentionhasbeenpa

7、idtothehighconcentratingphotovoltaic(HCPV)systemsinrecentyears.However,lotsofheatwasgeneratedbysolarcellsunderhighconcentrationratios.Thus,aneffectivecoolingmethodforsolarcellsworkedinHCPVsystemisakeyissue.1.Acoolingmethodofethanolphase-changeimmersioncoo

8、lingwasproposedforthermalmanagementofsolarcellsunderhighconcentrationratios.Anelectricheatingplatewasadoptedtosimulatetheheatgeneratedbysolarcellsworkedunderhighconcentrationratios.Arectangularcoolingreceiverwasdesi