Elektrotehnìka ta Elektroenergetika (Jun 2024)

Теплові процеси у теплообмінному блоці комбінованої фотоенергетичної установки з концентрацією сонячного випромінювання

  • G.S. Khrypunov,
  • V.O. Nikitin,
  • A.V. Meriuts,
  • К.О. Minakova,
  • R.V. Zaitsev,
  • M.V. Kirichenko,
  • T.M. Shelest,
  • S.Yu. Leliuk

DOI
https://doi.org/10.15588/1607-6761-2024-1-2
Journal volume & issue
no. 1

Abstract

Read online

Мета роботи. Провести розрахунок енергетичного балансу фотоенергетичної установки для роботи в умовах концентрованого сонячного випромінювання, розробити конструкцію теплообмінного блоку з «мікро» каналами. Методи дослідження. Аналітичні дослідження за допомогою критеріальних рівнянь гідродинаміки, створення та дослідження комп’ютерних моделей на основі рівнянь теплового балансу. Отримані результати. На основі аналізу теплових процесів запропоновано конструкцію теплообмінного блоку оснащеного «мікро каналами» для комбінованої фотоенергетичної установки, що розрахована на роботу в умовах концентрованого сонячного випромінювання. Показано, що в такій конструкції створюється перехідний режим потоку рідини, що охолоджує, що дозволяє ефективно охолоджувати сонячні елементи в умовах концентрованого сонячного випромінювання. На основі результатів досліджень запропоновано шляхи покращення конструкції теплообмінного блоку для оснащення фотоенергетичної установки, розрахованої на роботу в умовах порушення типової енергоінфраструктури. Показано, що для зменшення перепаду температури за площею СЕ можливе перенесення входу теплоносія в центр і двох виходів на протилежних краях блоку. Наукова новизна. Вперше запропонована конструкція радіатора теплообмінного блоку на основі «мікроканалів», що забезпечує перехідний режим потоку з коефіцієнтом теплообміну між теплоносієм та верхньою пластиною радіатора hf ~ 10000 Вт/(м2⋅К) при швидкості потоку у проміжках між пластинами ~2.1 м/с. Практична цінність. Виконано оцінку ефективності, теплових та електричних характеристик комбінованої фотоенергетичної установки з концентрацією сонячного випромінювання. Запропоновано використання розробленої конструкції теплообмінного блоку для оснащення фотоенергетичної установки для роботи в умовах порушення типової енергоінфраструктури. Проведено попередній розрахунок теплових та електричних параметрів фотоенергетичної установки, оснащеної багатокаскадними сонячними елементами на основі арсеніду галію та теплообмінним блоком із «мікроканалами».

Keywords