PVT流体流动和传热的数值分析及性能评估

PVT流体流动和传热的数值分析及性能评估

原创陈讲运陈讲运Thinkergy2023-05-08 08:06发表于北京

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近年来，已经提出了新材料和吸收器配置来提高混合光伏热（PV-T）收集器的性能。这项工作分析了带有滚压吸热器的未覆盖水基 PV-T 集热器的流体流动和能量性能。开发了详细的 CFD 模型，并将结果与 PV-T 制造商提供的实验性能特征进行了比较。流体流动结果显示压焊微通道之间的流动分布不均匀，这导致 PV 电池温度较高的区域，从而导致发电量较低。PV-T 集电极层也使用能量传输方程逐层建模。该模型针对多个进水温度和水流量运行，以获得热性能曲线。结果表明，对于 20-30 °C 的进水温度，PV-T 集热器的电效率分别比纯 PV 系统高 14.5-10.3%。开发的 CFD 模型准确地再现了 PV-T 集热器的热性能，对于 20–60 °C 的进水温度，最大误差为 6.5%。因此，可以自信地使用该模型来提出替代设计，以实现 PV 层中的均匀温度分布并提高 PV-T 集热器的整体性能。

结论

建立了无盖水基PV-T集热器轧结铝热吸收器三维CFD模型，分析了吸收器通道间是否存在均匀的流量分布和整个PV-T集热器的温度分布。该模型还根据PV-T制造商提供的实验性能进行了验证。

流体流动分析表明，通道之间存在不均匀的流动分布，导致PV-T收集器的温度分布不均匀，PV-T层半收集器的CFD模型也证实了这一点。靠近集电极入口的通道和中间通道之间存在~5 ◦C的温差。这种不均匀的温度分布导致最冷和最热的集热器表面之间的光伏电池效率降低~8%。为了避免这种不均匀性，这项工作建议修改所选通道的直径以增加其压降（对于相同的流速），从而使流体流速均匀化。

结果表明，对于标称流量，当流体入口温度为20 ◦C至70 ◦C时，热效率从51%到3.4%不等。在相同的温度范围内，电效率从18.5%到15.2%不等。据估计，在低进水温度（20-30 ◦C）下，这是正常工作条件下的典型值，其电效率比同等的纯PV面板（即没有主动冷却的相同PV面板）高14.5-10.3%。因此，可以得出结论，这些PV-T集热器比独立的光伏电池板产生更多的电力，以及有用的热输出。

模型验证表明，所建立的CFD模型准确地再现了PV-T集热器的热性能，在正常工作条件下的最大误差为6.5%（Tin=20–60◦C）。因此，可以放心地使用该模型提出替代设计，以实现PV层中的均匀温度分布并提高PV-T集热器的整体性能。编译 陈讲运

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