23744

شبيه سازي عددي سيستم مديريت حرارتي تركيبي پنل فتوولتائيك در يك خودروي الكتريكي خورشيديار

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك- سيستم محركه خودرو

97

99/11/13

دكتر غلامرضا مولائي منش

مهندسي خودرو

با رو به اتمام نهادن منابع سوخت‌هاي فسيلي در آينده نه چندان دور، بشر ناگزير به استفاده از منابع انرژي تجديدپذير است. امروزه از پنل هاي خورشيدي به عنوان يك منبع تأمين انرژي تجديدپذير استفاده ‌مي‌گردد. تأمين انرژي توسط پنل خورشيدي، سبب افزايش دماي پنلها ‌مي‌گردد كه مديريت حرارتي پنلها را جهت حفظ راندمان و طول عمر آنها اجتناب ناپذير ‌مي‌نمايد. امروزه انواع روش‌هاي مديريت حرارتي سيستم فتوولتائيك مورد تحقيق و بررسي قرار گرفته است. روش‌هاي مذكور را مي‌‌‌‌‌توان به پنج دسته كلي: خنك كاري با استفاده از جريان هوا، خنك كاري با استفاده از جريان مايع، خنك كاري با استفاده از لوله حرارتي، خنك كاري با استفاده از مواد تغيير فاز دهنده و خنك كاري با استفاده از ماژول ترموالكتريك تقسيم بندي نمود. جهت برطرف كردن ضعف روش هاي خنك كاري، از روش تركيبي كه مبتني بر استفاده همزمان دو يا چند روش خنك كاري است، استفاده مي شود. در اين پژوهش ما اثر نوع آرايش لوله ها، دبي جريان، ميزان تابش، نوع جريان (مخالف – موافق) و اثر وجود و عدم وجود پره را در يك سيستم خنك كاري تركيبي مبتني بر مايع و مواد تغيير فاز دهنده براي سه هندسه تحت شرايط يكسان مورد بررسي قرار داديم. هندسه مورد بررسي بخشي از يك پنل است كه داراي لايه هاي مختلف با خواص مختلف است. زير پنل از لوله ها با سايز ميني و مواد تغيير فاز دهنده در اطراف لوله ها استفاده شده است. افزون بر آن، از چهار پره جهت بهبود خنك كاري در عرض استفاده شده است. به طور خلاصه، در نرخ دبي كم و نرخ تابش زياد (شرايط عملكردي سخت تر)، متوسط دماي لايه فتوولتائيك 31٪ پايين تر در آرايش تك لوله نسبت به ديگر آرايش ها دلالت بر عملكرد مطلوب تر سيستم مديريت حرارتي آرايش تك لوله دارد. اما در نرخ دبي بالا و نرخ تابش كم به علت متوسط دماهاي برابر و اختلاف دماي بيشينه لايه فتوولتائيك پايين تر به علت پراكنده شدن جريان آب از دو جهت، آرايش دو لوله جريان مخالف 20٪ توزيع دماي يكنواخت تري داشته است. در بحث وجود پره مشخص شد كه براي هر سه هندسه پره عملكرد مثبت و قابل قبولي داشته، به گونه اي كه براي هر سه آرايش دماي متوسط لايه فتوولتائيك پنل و اختلاف دماي بيشينه لايه فتوولتائيك پنل به ترتيب 6٪ و 7/9٪ نسبت به حالت بدون پره كاهش يافته است. اين امر نشان مي دهد كه در عين حال كه سيستم مديريت حرارتي با وجود پره خنك كاري بهتري دارد، توزيع دماي يكنواخت تري نيز دارد.

1399/12/09

Numerical Simulation of Photovoltaic Panel Hybrid Thermal Management System in a Solar Assisted Electric Vehicle

2/2/2022 12:00:00 AM

With the depletion of fossil fuel resources in the not-too-distant future, human beings are forced to use renewable energy sources.Today, solar panels are used as a source of renewable energy. Solar panel power supply increases the temperature of the panels, which makes thermal management of the panels to maintain their efficiency and longevity inevitable. If the temperature of the panels is not controlled and exceeds its allowable limit, its life and performance will be affected. Today, various methods of thermal management of photovoltaic system have been researched and studied. These methods can be divided into five general categories: Cooling using airflow, cooling using liquid flow, cooling using heat pipe, cooling using phase change materials and cooling using thermoelectric module. To overcome the weakness of cooling methods, the hybrid method is used, which is based on the simultaneous use of two or more cooling methods. In this study, we investigate the effect of pipe arrangement type, flow rate, radiation amount, type of flow (coflow - counterflow) and the effect of presence or absence of vanes in a combined cooling system based on liquid and phase change materials for three geometries under the same conditions we examined. The geometry under study is a part of a panel that has different layers with different properties. Under the panel, pipes with mini size and phase change material are used around the pipes. In addition, four blades have been used to improve cooling in width. In short, At low flow rates and high levels of radiation (more difficult operating conditions), the average temperature of the photovoltaic layer in a single-pipe arrangement is 31% lower than in other arrangements, which indicates better performance of the thermal management system of a single-pipe arrangement. However, at high flow rates and low radiation rates due to the average of equal temperatures and the difference in maximum temperature of the lower photovoltaic layer due to the scattering of water flow from two directions, the arrangement of two opposite current pipes had a 20% more uniform temperature distribution. In the discussion of existence, it has been found that it has a positive and acceptable performance for all three geometries, so that for all three arrangements, the average temperature of the photovoltaic panel layer and the excessive difference of the photovoltaic panel layer are 6% and 7.9% respectively Reduced to bladeless mode.This indicates that while the thermal management system performs better despite the cooling vane, it also has a more uniform temperature distribution.

خودروي خورشيديار , پنل فتوولتائيك , انرژي تجديدپذير , خنك كاري هيبريد , مواد تغيير فاز دهنده , سيستم مديريت حرارتي

Solar assisted electric vehicle , renewable energy , Hybrid cooling , Phase change material , Thermal management system , Solar panel