自然对流条件下PV电池板的散热特性实验研究

摘要

PV电池是实现光电转换的重要部件之一，其散热损失是影响PV系统热电转换效率的重要因素，因此，关于其热损失特性的研究对预测和改善PV系统的性能有着至关重要的作用。本课题建立用于研究 PV电池板散热侧热损失特性的实验台，基于电加热方法，考察了线性变化热流边界条件下热流梯度参量k、热流密度qw和平板倾角θ等对 PV板热损失特性如平板表面温度分布、局部对流换热系数hl、平均对流和辐射热损失努塞尔特数Nuc和数Nur等的影响。同时，根据实验结果，分别获得了Nuc和Nur的关联式。本实验的主要结果如下：
　　在均匀热流（k=0）条件下，当平板竖直放置（θ=90°）时，平板表面的局部对流换热强度沿底部至顶部呈现先下降后趋于平稳的变化趋势。随着倾角的减小，由于靠近顶部表面热边界层的逐渐分离，平板顶部附近的局部对流换热强度逐渐增大。因此，当平板水平放置（θ=0°）时，局部对流换热强度沿平板先下降后上升且呈对称分布。在线性变化热流（k>0）条件下，由于热流的梯度变化会在热流突变处对热边界层存在一定的破坏作用，故当θ=90°时，平板表面的局部对流换热强度沿平板底部至顶部呈现波动变化。而当θ=0°时，热边界层将不是影响平板对流换热的主导因素，所以此时局部对流换热强度的变化规律与其在均匀热流条件下相差不大。
　　平板表面平均对流热损失努塞尔特数受到k、θ、qw三种参量之间耦合作用的影响，k>0时，热流梯度加强了平板表面局部对流换热，qw的减小将减弱换热强度，而Nuc随着θ的增大有先减小后增大的趋势，且达到最小值时对应的倾角随k的增大而降低，因而Nuc的变化较为复杂。而对于平板表面平均辐射热损失努塞尔特数，其主要影响因素是总输入热流，故Nur总是随着总输入热流的增大而增大的，其他参数的影响不大。

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主要符号表

1 绪 论

1.1研究背景

1.2国内外研究现状

1.3本课题研究内容

2 实验本体的设计及实验原理

2.1实验本体的设计

2.2实验中的简化

2.3实验原理

3 实验数据的采集及不确定度分析

3.1温度的采集

3.2实验测量仪器

3.3实验步骤

3.4实验不确定度分析

4 实验结果及分析

4.1实验结果计算工具

4.2实验结果分析

4.3实验数据的回归分析

5 结 论

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文

B. 作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目