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武城縣德孚換熱設備廠
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太陽能行業太陽能電池冷卻可拆型板式冷卻器
新型冷卻技術的應用前景
1熱管冷卻技術
在聚光型光伏發電系統利用菲涅耳透鏡或者拋物面反射鏡來聚光時,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導致電池效率降低;James和Williams指出,在1000倍日照的聚光條件下照射度的不均勻將會造成4%以上的效率損失。熱管是一種高效傳熱元件,同時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,熱管的設計可選擇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,熱管的散熱熱流可達到250～1000kW/m2。Akbarzadeh和Wadowski報道了一種帶扁平狀銅熱管蒸發端的熱管冷卻系統,太陽電池垂直粘貼扁平的銅熱管蒸發端;研究表明:在有太陽的天氣情況下,該系統的聚光率是20倍,采用熱管冷卻系統后電池的溫度上升不會超過46℃;不用熱管冷卻電池的溫度超過84℃。
2微通道冷卻技術
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,因此泵或風機耗功較大。微通道冷卻器水冷卻系統的設計關鍵是保證太陽電池與換熱器表面間良好的熱傳導和電絕緣。如果能在太陽電池的生產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濟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,測試結果表明,工作在120倍的日照聚光強度下,系統的熱阻為0.4cm2·K/W。今后的研究工作重點將是改進微通道的結構,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
液體射流沖擊冷卻技術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、內燃機及燃氣渦輪的冷卻以及高功率電子設備的溫度控制。該技術應當也能應用于太陽電池冷卻,當然,噴嘴應設計成陣列形式。不過在運行中,從一個噴嘴出來的水流往往會影響到鄰近的噴嘴出來的水流,導致射流流體間的干擾增加總體的換熱系數下降。射流沖擊陣列的流體流態和換熱特性,與噴嘴到冷卻表面的距離、噴嘴形狀及傾斜度、普朗特數和雷諾數等有很大關系。Anja.Royne等人在實驗研究的基礎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,并對冷卻系統的各項參數進行了優化設計。
