基于分形换热器的聚光太阳能PV T一体化系统数值研究.pdfVIP

DOI:10.19912/j.0254-0096.2017.11.019

第38卷第11期太阳能学报Vol.38,No.11

2017年11月ACTAENERGIAESOLARISSINICANov.,2017

文章编号：0254-0096（2017）11-3036-07

基于分形换热器的聚光太阳能PV/T

一体化系统数值研究

孙健，黄章锋，谢敏倩

（景德镇陶瓷学院，景德镇333403）

摘要：建立基于分形换热器的聚光太阳能光伏光热一体化（PV/T）系统三维物理模型和稳态传热数学模型。采

用控制容积法对系统模型进行求解，获得层流状态下不同雷诺数、不同聚光条件下系统内冷却流体的速度场分布、

电池温度分布以及系统的电、热性能参数。计算结果表明：在一定范围热电联合效率随雷诺数的增大而增大，随聚

光强度增强而增加，随入口温度的降低而增大；太阳电池板表面最大温差随雷诺数增大而减小。

关键词：分形换热器；PV/T；数值计算；热电性能

中图分类号：TK513.5文献标识码：A

采用聚光太阳能光伏发电技术可降低发电成

0引言

本，提高系统的热电综合能量利用效率。但聚光条

太阳能是一种洁净能源，取之不尽，用之不竭，件下会使电池温度升高，一定程度上降低电池光电

为能经济有效地利用这一能源，人们从科学技术上转换效率和电池使用寿命。因此，在聚光太阳能光

着手研究太阳能的收集、转换、储存以及输送。传伏发电技术中，寻找一种高效、性能稳定、体积和重

统太阳能光伏发电在利用率上较低，光电转化效率量较小的换热设备成为技术关键之一。

为10%~20%，其他大部分能量以热能形式散失。分形换热器作为一种新型换热器，正受到越来

［1］［6，7］

Jr.Kern等首次采用一定方式对太阳电池进行冷越多的关注。Chen等对分形换热器的结构及传

却，并且对多余热量进行利用。目前国内外有许多热进行了对比研究。分析结果表明，分形结构换器

学者对PV/T（photovoltaicthermal，PV/T）一体化进行相比于常规结构换热器具有体积小、重量轻；流体

研究。与独立的光伏发电和热利用相比，太阳能光流动过程压降较小，热流表面温度分布较为均匀的

伏光热一体化系统具有相对较高的综合利用率。优点。

［2，3］

Sharaf等对近年来的研究情况进行了总结概述，本文建立基于分形散热器聚光太阳能PV/T系

针对当前PV/T技术提出新的设计思路，系统能效统三维物理模型和稳态传热数学模型。采用控制

［4］容积法对系统模型进行求解，并对数值计算结果进

评估及将来研究方向等。Elsafi等在相同实验条

件下对双通道平板和槽式聚光PV/T一体化进行热行网格无关性验证分析。获得层流状态下不同雷

电分析比较，其实验结果表明，添加翅片可提高PV/诺数、不同聚光条件下系统内冷却流