Enhacement of the cooling capability of a CPV system using microchannel heat sink with triangular ribs
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Date
2018
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Abstract
Simulaciones numéricas fueron desarrolladas para investigar un dispositivo de disipación de calor de microcanal, como opción de enfriamiento para sistemas fotovoltaicos de alta concentración. El software COMSOL 5.1 fue utilizado para resolver las ecuaciones tridimensionales, que consideran disipaciones viscosas y propiedades dependientes de la temperatura. Este estudio propone la integración de los microcanales como parte integral de la estructura de la célula solar, considerando ranuras triangulares como elementos disruptores de capa limite, los cuales buscan a mejorar la transferencia de calor en los microcanales. Las ranuras triangulares se analizan en una distribución alineada y desplazada a lo largo de los microcanales. Además, se desarrolla un análisis numérico para un disipador de calor pasivo, específicamente, una placa plana integrada al sistema fotovoltaico, para establecer un análisis comparativo entre ambos métodos de refrigeración. Los resultados numéricos muestran que un dispositivo de disipación de calor de microcanal puede mantener en un rango muy bajo la temperatura de la celda solar (<301 K). Las ranuras triangulares instaladas en las paredes laterales mejoran la capacidad de transferencia de calor. Los microcanales con ranuras alineados y desplazados aumentan el número de Nusselt entre 1.8 y 1.6 veces, así como también, el factor de fricción promedio entre 3.9 y 2.3 veces, respectivamente, en comparación con el microcanal liso. El dispositivo de disipación de calor de microcanal con ranuras triangulares tiende a ser más eficiente y efectivo a Re≤200, ya que la potencia de bombeo alcanza un alto porcentaje de la potencia total generada por la célula solar cuando Re> 200. Un disipador de calor de microcanal se presenta como una opción más efectiva que un disipador de calor pasivo de placa plana como sistema de refrigeración para un sistema fotovoltaico de alta concentración. Además, la posibilidad de una integración directa del disipador de calor de microcanales en la estructura de la célula solar, la convierte en una opción interesante para aumentar de manera factible la dinámica térmica en un nivel considerable.
Description
Tesis (Master of Science in Engineering)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2018