Ag/Al_2O_3-TiO_2复合膜中Ag纳米颗粒对TiO_2层辐射吸收特性影响

以研究Ag纳米颗粒的等离子效应对TiO_2的辐射吸收的影响为目的,建立Ag/Al_2O_3-TiO_2复合结构膜的辐射吸收模型,基于时域有限差分法进行模拟计算,分析Ag-TiO_2间距以及Ag纳米颗粒粒径这2个因素对TiO_2层辐射吸收特性的影响。研究结果表明:在Ag/Al_2O_3-TiO_2复合膜体系中Ag纳米颗粒周围的局域电场强度显著增强,复合膜中TiO_2层的辐射吸收特性也得到增强,在不同波段内Ag-TiO_2间距以及Ag纳米颗粒粒径这2个因素对TiO_2吸收特性的影响有不同规律。     

纳米流体在低倍率聚光中的集热性能分析

太阳能热利用中很重要的一个方面是用于流体吸收辐射热,纳米流体是其中一类。纳米流体是指将金属或者是非金属的纳米级粉体颗粒加入到如水、乙二醇、液压油等介质中去,通过搅拌、超声分散以及加入分散剂等步骤使流体达到均匀分散、稳定悬浮、高导热性等效果。介绍了搭建的低倍率聚光试验台,并将制备后吸收特性较好的氮化钛-乙二醇纳米流体以及氮化钛—去离子水纳米流体作为集热工质进行了试验对比,计算了集热器的集热效率等。     

纳米流体太阳能电热联产系统性能研究

提出了一种具有选择性吸收功能的直接吸收式油基纳米流体太阳能电热联产系统,采用油基二氧化钛纳米流体匹配硅光伏电池板以实现对太阳辐射的分波段利用.通过求解辐射传递方程和能量守恒方程,分析了该系统在不同聚光强度和工质循环速率条件下的工作性能.通过与传统电热联产系统中光伏模块工作温度、循环流体出口温度、光热转换效率,以及光电转换效率的比对,验证了该系统能够在维持良好的光伏电池热管理的同时获得相对高品位热能收集.结果表明,在入射光强小于200 kW/m2工况下,该系统中的光伏电池板的工作温度能够维持在330K以下,其系统总的有效输出能相较于采用导热油作为循环工质的传统电热联产系统可实现16％ ～58％的效率提升.     

基于纳米流体的光伏热联用装置及其理论分析

利用纳米流体对太阳能辐射分频吸收与高效传热的性能,结合太阳能直接吸收(DAC)技术、菲涅尔聚光技术,构建了基于纳米流体的新型聚光太阳能光伏热联用(CPV/T)装置,并建立了装置的物理模型和能量平衡模型。采用计算流体力学方法进行模拟仿真和对比实验,分析了不同流速及流体工质下光伏组件及纳米流体的温度场。研究结果表明:基于纳米流体的CPV/T装置能够充分利用纳米流体辐射分频吸收与高效传热特性,取得对太阳能光伏组件冷却的更好效果,也获得了更高的光热部分流体出口温度;与仅背板冷却的普通光伏热装置相比,流体出口温度有较大幅度的提升,从而提高了光热部分的利用能级。     

基于水基SiO_2纳米流体PV/T系统辐射性能研究

为研究辐射在水基SiO_2纳米流体PV/T系统的传递特性,用两步法制备不同的水基SiO_2纳米流体。利用分光分度仪测试不同工质在不同光程和体积分数下的透射率,结合Mie和Rayleigh散射理论建立系统的辐射传递模型,同时对该系统进行了实验测试。结果表明:水基SiO_2纳米流体对光电可用辐射有高透过性,对低频辐射有高吸收性,与Si-PV光伏响应曲线基本匹配;当流体体积分数小于0.5%时,透射率实验值与理论值吻合度好;当光程大于10 mm时,90%的低频辐射被工质吸收,低于80%的光电可利用辐射传递到Si-PV表面;以水基SiO_2纳米流体作为PV/T辐射分频工质,可有效降低Si-PV的温升速率,且其光热总效率可达75%以上。     

油基CuO和HgS纳米流体的光热转换特性研究

以氙灯作为模拟太阳光源,实验研究CuO和HgS纳米流体的光热转换特性。与透明导热油相比,浓度为0.1 mg/m L的CuO纳米流体和浓度为1.0 mg/m L的HgS纳米流体的光热转换效率可分别提升35%和27%。随着浓度的增大,由于表面效应,CuO纳米流体的温升出现饱和现象,而HgS纳米流体则未出现类似现象。分析表明:对于CuO和HgS纳米流体而言,光热转换效率的提高分别是由于纳米颗粒的吸收和散射2种效应所导致的。该研究揭示出具有不同光谱吸收特性的纳米流体其提高光热转换效率的机制有所不同,有助于在太阳能光热转换应用中纳米流体的合理选择。     

一种新型太阳能集热器循环工质的制备

采用直流碳弧法制备了平均粒径为25 nm的碳包铜纳米颗粒,该颗粒适合用作直接吸收式太阳能集热器的循环工质——碳包铜纳米流体。通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)等分析手段,对所制备的纳米颗粒的成分、形貌等进行了表征。采用球磨分散法对碳包铜纳米颗粒进行了分散,制得了碳包铜纳米流体。通过分光光度法和沉降法研究了分散剂含量、球磨时间以及球磨转速等因素对碳包铜纳米流体分散性能的影响,对其分散机理进行了初步探讨。研究结果表明:当阿拉伯树胶的质量分数为0.1%、球磨时间为2 h、球磨转速为250 r/min时,碳包铜纳米流体的分散效果最佳。     

纳米流体近场辐射与消光作用的光谱特性

以Al纳米流体为例,运用涨落电动力学方法计算球形纳米颗粒间的单色近场辐射换热量,运用Rayleigh散射近似方法计算纳米流体的消光系数,并对两者峰值光谱区间进行比较。结果表明:对于Al纳米颗粒,近场辐射偏长波区域,而消光系数偏短波区域,且消光系数透射波峰随颗粒半径增大而偏短波区域移动,这可为纳米流体非独立散射区的吸热特性研究提供参考。     

纳米流体黏度影响因素的试验研究

以SiO2纳米颗粒分别分散在去离子水(DW)、乙二醇(EG)以及两者的混合液中得到的纳米流体为研究对象,研究了颗粒大小、温度、基液成分和体积分数等因素对纳米流体黏度的影响.结果表明:在相同基液的条件下,随着颗粒粒径减小,流体黏度增加;基液中EG体积分数越大,黏度受温度影响越明显;黏度随体积分数变化的规律与修正的K-D模型吻合较好,但当体积分数超过1%时,由于纳米颗粒团聚程度不同,使得以混合液(EG体积分数为50%)为基液的纳米流体的黏度远大于预测值.     

外部扰动对TiO2-MDEA纳米流体吸收CO2影响的研究

采用"两步法"制备分散性良好的TiO2-MDEA纳米流体作为吸收剂,在鼓泡实验装置上进行CO2吸收实验.研究了纳米颗粒质量分数和粒径对纳米流体强化CO2吸收的影响,以及气体体积流量、电磁搅拌和超声振动3种外部扰动方式对强化效果的影响.结果表明:纳米流体主要通过阻止气泡聚并、增大有效反应面积来强化CO2吸收,并且强化效果与纳米颗粒质量分数和粒径相关,最佳强化值可达81.7％;增大气体体积流量会减弱纳米流体的强化效果,电磁搅拌在颗粒质量分数为0.08％左右时起促进作用,施加超声振动会显著抑制纳米流体的强化作用.