基于稳态分布参数模型的光伏蒸发器的数值模拟.pdfVIP

第28卷第11期 太阳能学报 Ⅷ．28．N0．11 2M年11月 ACTA硎ERaAESOLAR岛SINIC^ N叶．．2007 文章编号：0254．00％(20叽)11-1173．帽 基于稳态分布参数模型的光伏蒸发器的数值模拟 何汉峰，季 杰，裴 刚，刘可亮，孙 炜 (中国科学技术大学热科学和能源工程系，合肥230∞6) 摘要：该文采用分布参数法．从制冷工质动力学原理出发，根据平衡均相流理论，建立了光伏太阳能热泵光伏蒸 发器的稳态分布参数模型。通过数值模拟对光伏蒸发器在给定的太阳辐照强度、环境温度以及制冷工质不同的进 口流速下，工质的平均比焙、空隙率、干度、温度、压力等参数沿制冷管道的分布、蒸发器的温度和光伏电池发电效 率的二维分布等进行研究。了解这些参数的分布情况对研究光伏蒸发器的光电、光热性能具有十分重要的意义， 可作为蒸发器结构以及系统设计的依据，为系统的优化奠定了一定的理论基础。 关键词：太阳能热泵；光伏蒸发器；稳态；数值模拟；分布参数 中图分类号：11(514。11(5ll+．2文献标识码：A 温度升高，从而导致发电效率下降。为解决这一问 0前言 A鹪istedHeat 太阳能热泵(solar PuⅡm．SAHP)系 冷却工质对光伏系统进行冷却”…，此后许多学者对 统是指以太阳能为热源的热泵系统。众多学者对太 以水或者空气为冷却工质的光伏系统进行了大量研 阳能热泵进行了大量研究工作。美国学者F— 究工作““…。但是由于水或者空气一般要上升到 TL对太阳能热泵系统和太阳能．空气源复合热泵系 较高温度才能有效利用，因此光伏电池的发电效率 统的整体性能进行了研究”o；澳大利亚学者M0rd”n 在某个时间段有可能反而降低。热泵系统的制冷工 GL对太阳能热泵系统进行了实验研究，并用 质在蒸发器中温度较低且波动较小，如果以制冷工 1RANsYs对热泵系统的年性能进行了模拟”1；罗马 质对光伏电池进行冷却，既可以使光伏电池维持较 尼亚的Badesm对太阳能热泵系统进行了性能模拟 低而且稳定的工作温度，提高其发电效率，而且可以 BJ对太 和系统优化的理论研究“o；台湾学者Hu∞g 通过热泵系统得到有效的热能。 阳能热泵热水器进行了长期的实验研究”o；天津大 基于上述思想，作者将光伏发电技术与直膨式 学的赵军等学者对以R134a为工质的直膨式太阳 太阳能热泵系统有机结合，形成光伏太阳能热泵系 能热泵系统的性能进行了理论和实验研究…；上海 AssistedfI髓t 统(PvsoIar PIⅡup，PvsAHP)‘州。 交通大学的王如竹、旷玉辉对直膨式太阳能热泵系 frvsAHP系统具备太阳能光电光热综合利用能力。 统进行了实验研究，并对系统性能的影响因素进行 系统运行时，光伏蒸发器所接收到的太阳辐射，部分 了理论分析”1；哈尔滨工业大学的余延顺、马最良和 转化成电能，其余大部分转化成热能被工质带走。 廉乐明对太阳能热泵系统在哈尔滨地区的不同运行 一方面降低了光伏电池的工作温度，提高了发电效 工况进行了理论分析和模拟计算“】。 率；另一方面，提高热泵系统的蒸发温度和蒸发压 太阳电池发电效率的提高和成本的降低为太阳 力，改善了系统的性能系数(c0P)。 光电应用的大规模推广奠定