基于碳化硅纳米流体射流冷却过程传热与流动特性研究

作     者：王薇寒 孙健 李杰 王艳香 张京华 钟超 WANG Weihan;SUN Jian;LI Jie;WANG Yanxiang;ZHANG Jinghua;ZHONG Chao

作者机构：景德镇陶瓷大学江西景德镇333403 

出 版 物：《陶瓷学报》 (Journal of Ceramics)

年 卷 期：2023年第44卷第2期

页      面：354-360页

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：江西省自然科学基金(20202BAB204022) 江西省科技厅重点研发计(20192BBEL50032) 

主　　题：射流冷却 纳米流体 太阳能电池 

摘      要：聚光太阳能电池工作过程中,大部分光能转换成热能导致电池温度升高、寿命缩短、光电转化效率降低。因此,有效降低太阳能电池的温度、开发高效的电池冷却装置变得非常必要。射流冷却技术具有换热系数大、均温性好的特点,将纳米流体应用于射流换热中可充分发挥射流技术与纳米流体的换热性能好的优势,获得较好的冷却效果。使用分散法制备了碳化硅纳米流体,设计了一种冲击射流与微通道结构相耦合的热沉,并分别以碳化硅纳米流体与水作为工质,对其传热和流动特性进行了数值研究。结果表明:采用纳米级粒子明显改善工质的传热特性,可以使聚光太阳能电池在1800倍聚光条件下高效稳定地工作,同种条件下比水冷却表面温度低7℃,换热系数提高12.2%。数值模拟结果为碳化硅纳米流体进一步研究提供了可靠的理论基础和数据支撑。