采用輻射熱阻網(wǎng)絡(luò)法對(duì)熱光伏系統(tǒng)熱分析

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1、第卷第期太陽(yáng)能學(xué)報(bào),年月】趕五以」文章編號(hào)二側(cè)如聽(tīng)《一傭引陣腸采用輻射熱阻網(wǎng)絡(luò)法對(duì)熱光伏系統(tǒng)熱分析茹磊,葉宏中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)熱科學(xué)與能源工程系,合肥摘要采用輻射熱阻網(wǎng)絡(luò)方法建立了熱光伏系統(tǒng)的輻射換熱模型,并指出不考慮石英玻璃管對(duì)輻射光子可能的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換作用會(huì)導(dǎo)致計(jì)算所得的石英玻璃管的光譜發(fā)射功率密度與普朗克定律相違背。采用添加單色波熱源的方式對(duì)輻射換熱模型進(jìn)行了修正,得到了系統(tǒng)的輻射熱流密度、光譜效率和石英玻璃管的等效輻射溫度等一些重要參數(shù),與參考文獻(xiàn)中結(jié)果吻合較好。關(guān)鍵詞熱光伏輻射熱阻網(wǎng)絡(luò)單色波熱源中圖分類號(hào)文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼射光子在通過(guò)光學(xué)器件時(shí)可能發(fā)生的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換引言一,所以通過(guò)該模型得出的系統(tǒng)熱光

2、伏叩系統(tǒng)通過(guò)光伏的光譜參數(shù)是不完全準(zhǔn)確的。若要精確給出于系電池將高溫輻射器的輻射能轉(zhuǎn)化成電能輸統(tǒng)的光譜熱流密度和關(guān)鍵部件的等效輻射溫度,則出〔‘,。皿系統(tǒng)由熱源、輻射器、濾波器和電池必須在光譜輻射換熱模型中考慮波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的效果。等幾部分組成?！病逞兄频目狗瓷湟绘u本文采用輻射熱阻網(wǎng)絡(luò)方法,建立了采用趕涂層的發(fā)射率與電池匹配,是良好的選擇輻射器和石英玻璃管的系統(tǒng)的輻射換熱模型,性輻射器材料。由于鎢極易被氧化,輻射器指出了直接劃分為數(shù)個(gè)連續(xù)波段的求解方法中存在必須被封閉在石英玻璃管中。石英管的存在將影響的問(wèn)題。隨后,通過(guò)添加單色波熱源的方式對(duì)輻射輻射器與電池之間的換熱過(guò)程,因此對(duì)該系統(tǒng)換熱模型進(jìn)行了

3、修正,結(jié)果表明修正的輻射換熱模進(jìn)行熱分析十分有意義。型可以更好地預(yù)測(cè)于系統(tǒng)的光譜熱流密度、光譜可通過(guò)很多方法來(lái)研究開(kāi),中的傳熱問(wèn)題,如效率以及關(guān)鍵部件的等效輻射溫度。蒙特卡羅一方法閉、光線跟蹤法囚,這些方法都數(shù)理模型與光譜相關(guān),涉及復(fù)雜的建模過(guò)程且需要大量計(jì)算時(shí)間。一種簡(jiǎn)單方法是采用輻射熱阻網(wǎng)絡(luò)法來(lái)建立系統(tǒng)物理模型如圖所示。整個(gè)系統(tǒng)安系統(tǒng)的輻射換熱模型,由于中的光學(xué)器件,裝在同軸圓柱面上,選擇性輻射器以為如石英玻璃管、濾波器等的厚度很薄且各表面表現(xiàn)襯底維持℃的高溫,石英玻璃管與輻射器之間出良好的漫射性質(zhì),熱阻網(wǎng)絡(luò)法可作為較好的近似。填充了惰性保護(hù)氣體,弱光伏電池組表面覆蓋多。滬采用這種方法建立

4、了有兩層濾波器的層絕緣棧濾波器,電池組背面通過(guò)水冷管路冷卻,可系統(tǒng)的換熱模型,得到了電池表面的輻射熱流維持電池穩(wěn)定運(yùn)行在℃。作如下假設(shè)以簡(jiǎn)化模密度及熱負(fù)荷。值得注意的是,系統(tǒng)中各部件型①不考慮圓柱上下兩底面的反射金膜圖中未畫(huà)的性質(zhì)都與波長(zhǎng)相關(guān),而輻射熱阻網(wǎng)絡(luò)方法是建立出的作用,因而輻射換熱僅是一維的,即從輻射器在全波長(zhǎng)基礎(chǔ)之上的,記對(duì)于輻射換熱模型指向電池②所有輻射表面為漫射表面③石英玻璃的求解只是簡(jiǎn)單的將全波長(zhǎng)劃分為數(shù)個(gè)連續(xù)的微小厚度很薄毫米級(jí),忽略其中的溫度梯度④相對(duì)于波段來(lái)進(jìn)行,各波段的方程相互獨(dú)立,并沒(méi)有考慮輻輻射換熱,封閉氣體的自然對(duì)流換熱強(qiáng)度很小,可以收稿日期〕一以一腸基金項(xiàng)目國(guó)家

5、高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃通訊作者葉宏一,男,博士、副教授,主要從事工程熱物理方面的研究。。期茹磊等采用輻射熱阻網(wǎng)絡(luò)法對(duì)熱光伏系統(tǒng)熱分析忽略。表等效熱阻濾波器一。。。。輻射一。。。。尺,。「水冷管路、。、一〕襯底、,尸仁?！敢弧呈⒐芏肥?一」電池組尺。。。。一,物理模型給定表面、的溫度,將整個(gè)波長(zhǎng)區(qū)域劃分為數(shù)個(gè)連續(xù)的微小波段,則每一微小波段對(duì)應(yīng)一個(gè)輻射熱阻網(wǎng)絡(luò),注意此時(shí)所有的等效熱阻都與波長(zhǎng)相關(guān),是微小波段中心波長(zhǎng)的函數(shù)。分別求解上述輻射熱阻網(wǎng)絡(luò),可得節(jié)點(diǎn)的光譜發(fā)射功率凡,,和系統(tǒng)的光譜輻射熱流、,再對(duì)全波段積分,則根據(jù)斯蒂芬一波爾茲曼定律可得等效輻射溫度。和全波長(zhǎng)輻射熱流對(duì)電池可轉(zhuǎn)換的輻射熱流

6、幾腳進(jìn)行積分,則可得光譜效率爪。。表面光譜性質(zhì)濾波器和電池組的復(fù)合表面的光譜吸收簡(jiǎn)化模型率為圖飛叫模型、‘,,二。、,。、,。。一兩。爪,以式中,、,和八,?！謩e為一維十層光在簡(jiǎn)化模型圖中為輻射器表面面積為子晶體濾波器叫的光譜透過(guò)率和反射率圖,可。,發(fā)射率為。。為石英玻璃面積為。,對(duì)人射由傳輸矩陣方法仁’?！秤?jì)算得到。,,和八。,—分別光線的吸收率發(fā)射率、反射率和透過(guò)率分別為、為電池組表面的光譜吸收率和反射率,前表面有叭抗反射薄膜且有叭背反鏡的電。和表面為濾波器和電池組的復(fù)合表面面積為注,反射率為尸,吸收率發(fā)射率為。一尸。。池”〕光譜反射率如圖所示。輻射換熱模型為厚度為。單位的石英玻璃,其光

7、譜反射各表面之間的輻射換熱的推導(dǎo)可參見(jiàn)扭率、透過(guò)率分別為’〕一尺‘一。對(duì)全波長(zhǎng)輻射換熱的推導(dǎo)叫,輻射換熱網(wǎng)絡(luò)見(jiàn)圖廳了、門了、,。各表面之間的熱阻見(jiàn)表,其中。、‘和為。入,,一尺‘,一、。各表面之間的視角系數(shù)。一尺’那一入?！?一尺,,卻一、。。工二。凡氣才一可王產(chǎn)一式中,‘—石英玻璃單邊反射率〔”〕。、—石英玻璃的吸收系數(shù)「‘〕。計(jì)算所得的厚的石英玻璃的光譜透過(guò)率和吸收率如圖。所示。︸一。︸二選