[發明專利]一種基于納米流體強化傳熱技術的聚光光伏電池板噴霧冷卻裝置

在審

• 申請號: 201710298445.6
• 申請日: 2017-05-02
• 公開（公告）號: CN106998188A
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發明（設計）人: 仇興雷;辛凱;方鴻儒;趙利霞;姚佳桂;李秀秀
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H02S40/42
• 分類號: H02S40/42;H01L31/052
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及太陽能光伏電池領域，特別是涉及一種基于納米流體強化傳熱技術的聚光光伏電池板噴霧冷卻裝置。

背景技術

聚光光伏CPV是指將匯聚后的太陽光通過高轉化效率的光伏電池，即太陽電池，直接轉換為電能的技術。一般商用太陽電池的光電轉換效率為6％～15％，聚光硅太陽電池的實驗室最高效率為27.6％，在運行的過程中，未被利用的太陽輻射能除了一部分被反射外大部分被電池吸收轉化為熱能。如果這些吸收的熱量不能及時排除，電池溫度就會逐漸升高，發電效率降低-0.2％～-0.5％/K。此外，太陽電池長期在高溫下工作還會因迅速老化而縮短使用壽命。因此，聚光光伏電池板的冷卻與散熱對提升光伏發電效率以及延長使用壽命具有重要意義。

中國專利公布號：CN2029977486U,公布了一種太陽能光伏電池板循環水冷降溫裝置，其包括水泵、調節閥、過濾器、光伏電池板吸熱器、散熱器、儲水箱、水管、進水閥、排水閥、排氣閥等器件，從水管出水口引出的水管依次經過水泵、調節閥、過濾器、光伏電池板吸熱器、散熱器實現對電池板的降溫，此裝置為閉式水冷循環系統，相對于傳統風冷可有效地實現對電池板的降溫。但是在此裝置中電池板吸熱器與蛇形管接觸面積小，導致換熱量較少，為了實現降溫效果將會增加水泵耗電量，同時結構也較為復雜。

中國專利公布號：CN102664209A,公布了一種太陽能光伏電池冷卻裝置，其在電池板背面布置蛇形管，通過水在蛇形管內的快速流動實現對電池板的降溫，同時在蛇形管與電池板間布置肋板以增大熱量交換，此裝置較好地實現了對光伏電池板的降溫，延長了電池使用壽命，但是大量的蛇形管及肋板增加了安裝成本、維護成本。

本發明設計裝置將納米流體霧化后直接噴射到電池板背面可有效實現對電池板的高效降溫，同時水泵耗電量較低。

發明內容

針對現有技術中存在不足，本發明提供了一種基于納米流體強化傳熱技術的聚光光伏電池板噴霧冷卻裝置，通過將冷卻液直接噴射在光伏電池板背面的導熱絕緣硅膠片上實現對光伏電池板的高效降溫。

本發明是通過以下技術手段實現上述技術目的的。

一種基于納米流體強化傳熱技術的聚光光伏電池板噴霧冷卻裝置,其特征在于,包括冷卻液進口導管、微型離心泵、中央處理器、冷卻液收集箱、冷卻液回收管、溫度傳感器B、工作箱；

所述冷卻液進口導管，將冷卻液收集箱、微型離心泵、工作箱依次連接起來；所述工作箱與冷卻液收集箱通過冷卻液回收管連接；所述中央處理器與控制微型離心泵和溫度傳感器B連接；

所述工作箱，包括光伏電池板、導熱絕緣硅膠片、熱管、凹凸面、霧化噴嘴、通流凹槽、噴霧腔體，其中噴霧腔體為一個U型腔體，開口面上安裝有導熱絕緣硅膠片，導熱絕緣硅膠片上方安裝有光伏電池板；所述噴霧腔體的右壁面安裝有熱管，熱管的冷端穿出噴霧腔體右壁面直接與空氣接觸，熱管的熱端緊貼噴霧腔體右壁面的內表面安裝；所述噴霧腔體右壁面的內表面上安裝有凹凸面，凹凸面覆蓋在熱管熱端的外表面上；所述噴霧腔體下表面安裝有霧化噴嘴；噴霧腔體左壁面下端開有通流凹槽，通流凹槽與冷卻液回收管相連。

所述冷卻液收集箱中安裝有濾網。

所述冷卻液收集箱與微型離心泵之間依次安裝有溫度傳感器A和流量計；溫度傳感器A用于檢測冷卻液進口導管中冷卻液的溫度。

所述工作箱與冷卻液收集箱之間安裝有散熱器。

所述凹凸面為鋸齒形。

所述冷卻液收集箱用于存儲冷卻液，冷卻液為CuO-水納米流體，是粒徑為36nm的納米顆粒CuO與純水的混合溶液，其中CuO占混合溶液的體積分數小于5％。

所述溫度傳感器A、流量計、散熱器均與中央處理器連接。

本發明的有益效果在于：

1.CuO-水納米流體中的納米顆粒在流體內無規則運動，納米顆粒無規則運動越劇烈，CuO-水納米流體流動湍流強度越強，傳熱熱阻越小。此外，在相同的納米顆粒體積分數含量情況下，納米顆粒CuO的導熱系數大于純水液體的導熱系數，納米顆粒與純水液體之間的界面積較大，使CuO-水納米流體的導熱系數增大，從而實現增強CuO-水納米流體與導熱絕緣硅膠片間的換熱，這種換熱方式較傳統換熱方式，效率更高，效果更好。

2.納米流體以霧狀的形式噴到導熱絕緣硅膠片上，不僅增加了兩者之間的接觸面積，同時也保證了光伏電池板的冷卻均勻。最終實現延長光伏電池壽命，提高光伏電池發電效率的目的。