本發(fā)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(zhuǎn)化效率的光伏電池，即太陽電池，直接轉(zhuǎn)換為電能的技術。一般商用太陽電池的光電轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(fā)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(fā)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(huán)水冷降溫裝置，其包括水泵、調(diào)節(jié)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(jīng)過水泵、調(diào)節(jié)閥、過濾器、光伏電池板吸熱器、散熱器實現(xiàn)對電池板的降溫，此裝置為閉式水冷循環(huán)系統(tǒng)，相對于傳統(tǒng)風冷可有效地實現(xiàn)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?lián)Q熱量較少，為了實現(xiàn)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(nèi)的快速流動實現(xiàn)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(xiàn)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(fā)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(xiàn)對電池板的高效降溫，同時水泵耗電量較低。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術中存在不足，本發(fā)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(xiàn)對光伏電池板的高效降溫。

本發(fā)明是通過以下技術手段實現(xiàn)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(nèi)表面安裝；所述噴霧腔體右壁面的內(nèi)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(wǎng)。

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(shù)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(fā)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(nèi)無規(guī)則運動，納米顆粒無規(guī)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(shù)含量情況下，納米顆粒cuo的導熱系數(shù)大于純水液體的導熱系數(shù)，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(shù)增大，從而實現(xiàn)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(tǒng)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(xiàn)延長光伏電池壽命，提高光伏電池發(fā)電效率的目的。

3.采用鋸齒形凹凸面不僅增大了噴霧腔體內(nèi)上行熱氣體與熱管的換熱面積，提高了傳熱效率，且鋸齒形凹凸面使噴霧腔體內(nèi)的水蒸氣不易凝結在凹凸面上形成穩(wěn)定液膜。

4.熱管的冷端穿出噴霧腔體右壁面直接與空氣接觸，使其可以與外部空氣直接進行對流換熱，使熱管中蒸發(fā)的工質(zhì)冷凝回到熱管吸熱端進行再次吸熱，提高冷凝效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的納米流體強化傳熱技術的聚光光伏電池板噴霧冷卻裝置圖。

圖2為本發(fā)明所述的納米流體強化傳熱技術的聚光光伏電池板噴霧冷卻裝置工作箱的放大圖。

圖中：1-光伏電池板；2-導熱絕緣硅膠片；3-熱管；4-凹凸面；5-霧化噴嘴；6-通流凹槽；7-噴霧腔體；8-溫度傳感器b；9-冷卻液進口導管；10-微型離心泵；11-中央處理器；12-溫度傳感器a；13-流量計；14-濾網(wǎng)；15-冷卻液收集箱；16-散熱器；17-冷卻液回收管；18-工作箱。

具體實施方式

下面結合附圖以及具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于此。

如圖1所示，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9、微型離心泵10、中央處理器11、冷卻液收集箱15、冷卻液回收管17、溫度傳感器b8、工作箱18。

所述冷卻液進口導管9，將冷卻液收集箱15、微型離心泵10、工作箱18依次連接起來，冷卻液收集箱15中安裝有濾網(wǎng)14，冷卻液收集箱15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(shù)小于5％；所述工作箱18與冷卻液收集箱15通過冷卻液回收管17連接；所述中央處理器11與控制微型離心泵10和溫度傳感器b8連接。

如圖2所示，所述工作箱18，包括光伏電池板1、導熱絕緣硅膠片2、熱管3、鋸齒形凹凸面4、霧化噴嘴5、通流凹槽6、噴霧腔體7，其中噴霧腔體7為一個u型腔體，開口面上安裝有導熱絕緣硅膠片2，導熱絕緣硅膠片2上方安裝有光伏電池板1；所述噴霧腔體7的右壁面安裝有熱管3，熱管3的冷端穿出噴霧腔體7右壁面直接與空氣接觸，熱管3的熱端緊貼噴霧腔體7右壁面的內(nèi)表面安裝；所述噴霧腔體7右壁面的內(nèi)表面上安裝有鋸齒形凹凸面4，鋸齒形凹凸面4覆蓋在熱管3熱端的外表面上；所述噴霧腔體7下表面安裝有霧化噴嘴5；噴霧腔體7左壁面下端開有通流凹槽6，通流凹槽6與冷卻液回收管17相連。

所述冷卻液收集箱15與微型離心泵10之間依次安裝有溫度傳感器a12和流量計13；溫度傳感器a12用于檢測冷卻液進口導管9中冷卻液的溫度。

所述工作箱18與冷卻液收集箱15之間安裝有散熱器16。

所述溫度傳感器a12、流量計13、散熱器16均與中央處理器11連接。

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，具體工作方式如下：

溫度傳感器b8檢測光伏電池板1的溫度，將其溫度信號傳送給中央處理器11，中央處理器11根據(jù)光伏電池板1的溫度信號控制微型離心泵10工作，微型離心泵10抽取冷卻液收集箱15中的冷卻液，冷卻液經(jīng)過冷卻液進口導管9傳送給霧化噴嘴5，霧化噴嘴5對冷卻液進行霧化，噴射到導熱絕緣硅膠片2上，對光伏電池板1進行冷卻，冷卻后的冷卻液通過噴霧腔體7上的通流凹槽6，經(jīng)冷卻液回收管17流回冷卻液收集箱15，冷卻液回收管17上安裝有散熱器16對流回冷卻液收集箱15的冷卻液進行冷卻；溫度傳感器a12檢測冷卻液進口導管9中冷卻液的溫度，并將冷卻液溫度傳送給中央處理器11，當溫度過高時，中央處理器11向散熱器16發(fā)出開啟指令；流量計13檢測冷卻液進口導管9中冷卻液流量，并將流量數(shù)值傳送給中央處理器11，當流量過大時，中央處理器11向微型離心泵10發(fā)出減緩轉(zhuǎn)速指令。

所述實施例為本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式，但本發(fā)明并不限于上述實施方式，在不背離本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領域技術人員能夠做出的任何顯而易見的改進、替換或變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。