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研究生:許柏偉
研究生(外文):Bo-Wei Xu
論文名稱:太陽能光熱混合系統運用強制對流在封閉循環與開放循環之研究
論文名稱(外文):The research of closed loop and open loop by the forced convention in the PV/Thermaln hybrid System
指導教授:蔡豐欽蔡豐欽引用關係
指導教授(外文):Feng-Chin Tsai
口試委員:吳正鵬謝仁泓
口試委員(外文):Jeng-Pon WuRen-Horn Hsieh
口試日期:2014-06-26
學位類別:碩士
校院名稱:東南科技大學
系所名稱:機械工程研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:99
中文關鍵詞:太陽能光電板輻射量強制對流
外文關鍵詞:solar panelirradiationforced convectionreal environment
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當太陽能光電板吸收能量時,因過熱造成太陽能光電板功率下降,本文主要為了要分析太陽能光電板照射時,在強制對流下,調整水流量對效率及溫度影響。本實驗架設一組太陽能光電設備,照射傾斜角分別為10°、20°、30°,利用調整調光盤改變鹵素燈泡輻射量來照射太陽能光電板,本實驗使用600~1000 W/m2三種不同輻射量,並配合封閉循環與開放循環兩種環境條件與0.3 L/min、0.6 L/min之不同流量,來做效率的量測,並分別加以比較。實驗中利用輻射量測計量取輻射值,藉由I-V曲線量測計測得電壓、電流之大小繪製成I-V曲線圖。實驗顯示在不同輻射量照射、不同水流量與兩種環境條件變化之研究數據,根據效率公式進行換算後可以看出在兩種環境條件下強制式封閉循環流量0.3L/min熱水效率最高可達54%,而強制式開放循環流量0.6L/min雖較不理想,仍可達39%。
When the solar panels absorb energy, it will be overheated on the surface and cause the efficiency down. This paper is to analyze the efficiency and temperature of forced convection with the flow-rate adjustment as the solar photovoltaic panels are irradiated. By setting a solar-panel test equipment, experiment parameters of irradiation and inclined angle 10○, 20○ and 30○ can be adjusted. Experiments use different irradiation values of 600 ~ 1000 W / in the condition of closed loop and open loop. Flow-rate is controlled with 0.3 and 0.6 L / min to measure and compare voltage and current. The data are obtained under different irradiation with two different flow-rate in the closed loop and open loop. The data can be translated inti efficiency according to the formula in both conditions. The result shows that efficiency is up to 54% in the forced closed loop with 0.3L/min flowrate, while efficiency is worse but still up to 39% in the forced open loop with 0.6L/min flowrate.
目錄
中文摘要i
英文摘要ii
誌謝iii
目錄iv
圖目錄vi
符號說明xi
第一章 緒論1
1.1 研究動機1
1.2 文獻回顧3
1.3 研究目的5
第二章 實驗原理7
2.1 太陽能電池基本原理7
2.2 太陽能電池特性、種類及用途10
2.3 水冷散熱的原理10
2.4 實驗設備11
2.5 太陽能電池的能源轉換效率13
2.6 實驗方法15
第三章 實驗結果與討論25
3.1 不同流量同角度下之效率比較25
3.1.1封閉循環傾斜角度10°輻射量600 W/m2、800 W/m2、1000W/m2流量0.3L/min、0.6 L/min曲線圖分析25
3.1.2封閉循環傾斜角度20°輻射量600 W/m2、800 W/m2、1000W/m2流量0.3L/min、0.6 L/min曲線圖分析26
3.1.3封閉循環傾斜角度30°輻射量600 W/m2、800 W/m2、1000W/m2流量0.3L/min、0.6 L/min曲線圖分析27
3.1.4開放循環傾斜角度10°輻射量600 W/m2、800 W/m2、1000W/m2流量0.3L/min、0.6 L/min曲線圖分析28
3.1.5開放循環傾斜角度20°輻射量600 W/m2、800 W/m2、1000W/m2流量0.3L/min、0.6 L/min曲線圖分析29
3.1.6開放循環傾斜角度30°輻射量600 W/m2、800 W/m2、1000W/m2流量0.3L/min、0.6 L/min曲線圖分析30
3.2不同角度效率比較31
3.2.1流量0.3L/min輻射量600W/m2角度10°、20°、30°之I-V、P-V曲線圖分析31
3.2.2流量0.3L/min輻射量800W/m2角度10°、20°、30°之I-V、P-V曲線圖分析31
3.2.3流量0.3L/min輻射量1000W/m2角度10°、20°、30°之I-V、P-V曲線圖分析32
3.2.4流量0.3L/min輻射量1000W/m2角度10°、20°、30°之各效率分析32
3.3自然對流與強制對流比較33
3.3.1角度10°自然對流與強制對流在封閉循環與開放循環流量0.3L/min、0.6 L/min效率比較34
3.3.2角度20°自然對流與強制對流在封閉循環與開放循環流量0.3L/min、0.6 L/min率比較34
3.3.3角度30°自然對流與強制對流在封閉循環與開放循環流量0.3L/min、0.6 L/min效率比較35
第四章 結論與建議81
4.1 結論81
4.2 建議.81
參考文獻.83
圖目錄
圖2. 1太陽光能量分佈圖17
圖2. 2 P-N接面的空乏區與空間電場示意圖17
圖2. 3強制式封閉循環示意圖18
圖2. 4強制式開放循環示意圖19
圖2. 5鹵素燈能量分佈圖20
圖2. 6強制式封閉循環實體圖20
圖2. 7強制式開放循環實體圖21
圖2. 8太陽能晶片之電壓電流曲線圖21
圖2. 9日照量與太陽能晶片之電壓電流曲線關係22
圖2. 10晶片表面溫度與太陽能晶片之電壓電流曲線關係22
圖2. 11封閉系統實驗流程圖23
圖2. 12開放系統實驗流程圖24
圖3. 1封閉循環傾斜角10度輻射量600W/m2、800 W/m2、1000 W/m2溫差曲線圖:(a)流量0.3L/min,(b)流量0.6L/min。37
圖3. 2封閉循環傾斜角10度輻射量600W/m2、800 W/m2、1000 W/m2 I-V曲線圖(a)流量0.3L/min,(b)流量0.6L/min。 38
圖3. 3封閉循環傾斜角10度輻射量600W/m2、800 W/m2、1000 W/m2 P-V曲線圖(a)流量0.3L/min,(b)流量0.6L/min。 39
圖3. 4封閉循環傾斜角10度輻射量600W/m2、800 W/m2、1000 W/m2熱水效率圖:(a)流量0.3L/min,(b)流量0.6L/min。40
圖3. 5封閉循環傾斜角10度輻射量600W/m2、800 W/m2、1000 W/m2光電板效率圖:(a)流量0.3L/min,(b)流量0.6L/min。40
圖3. 6封閉循環傾斜角10度輻射量600W/m2、800 W/m2、1000 W/m2總效率圖:(a)流量0.3L/min,(b)流量0.6L/min。41
圖3. 7封閉循環傾斜角20度輻射量600W/m2、800 W/m2、1000 W/m2溫差曲線圖:(a)流量0.3L/min,(b)流量0.6L/min。42
圖3. 8封閉循環傾斜角20度輻射量600W/m2、800 W/m2、1000 W/m2 I-V曲線圖:(a)流量0.3L/min,(b)流量0.6L/min。43
圖3. 9封閉循環傾斜角20度輻射量600W/m2、800 W/m2、1000 W/m2 P-V曲線圖:(a)流量0.3L/min,(b)流量0.6L/min。44
圖3. 10封閉循環傾斜角20度輻射量600W/m2、800 W/m2、1000 W/m2熱水效率圖:(a)流量0.3L/min,(b)流量0.6L/min。45
圖3. 11封閉循環傾斜角20度輻射量600W/m2、800 W/m2、1000 W/m2光電板效率圖:(a)流量0.3L/min,(b)流量0.6L/min。45
圖3. 12封閉循環傾斜角20度輻射量600W/m2、800 W/m2、1000 W/m2總效率圖:(a)流量0.3L/min,(b)流量0.6L/min。46
圖3. 13封閉循環傾斜角30度輻射量600W/m2、800 W/m2、1000 W/m2溫差曲線圖:(a)流量0.3L/min,(b)流量0.6L/min。47
圖3. 14封閉循環傾斜角30度輻射量600W/m2、800 W/m2、1000 W/m2 I-V曲線圖:(a)流量0.3L/min,(b)流量0.6L/min。48
圖3. 15封閉循環傾斜角30度輻射量600W/m2、800 W/m2、1000 W/m2 P-V曲線圖:(a)流量0.3L/min,(b)流量0.6L/min。49
圖3. 16封閉循環傾斜角30度輻射量600W/m2、800 W/m2、1000 W/m2熱水效率圖:(a)流量0.3L/min,(b)流量0.6L/min。50
圖3. 17封閉循環傾斜角30度輻射量600W/m2、800 W/m2、1000 W/m2光電板效率圖:(a)流量0.3L/min,(b)流量0.6L/min。0
圖3. 18封閉循環傾斜角30度輻射量600W/m2、800 W/m2、1000 W/m2總效率圖:(a)流量0.3L/min,(b)流量0.6L/min。51
圖3. 19開放循環傾斜角10度輻射量600W/m2、800 W/m2、1000 W/m2升溫曲線圖:(a)流量0.3L/min,(b)流量0.6L/min。52
圖3. 20開放循環傾斜角10度輻射量600W/m2、800 W/m2、1000 W/m2 I-V曲線圖:(a)流量0.3L/min,(b)流量0.6L/min。53
圖3. 21開放循環傾斜角10度輻射量600W/m2、800 W/m2、1000 W/m2P-V曲線圖:(a)流量0.3L/min,(b)流量0.6L/min。54
圖3. 22開放循環傾斜角10度輻射量600W/m2、800 W/m2、1000 W/m2熱水效率圖:(a)流量0.3L/min,(b)流量0.6L/min。55
圖3. 23開放循環傾斜角10度輻射量600W/m2、800 W/m2、1000 W/m2光電板效率圖:(a)流量0.3L/min,(b)流量0.6L/min。55
圖3. 24開放循環傾斜角10度輻射量600W/m2、800 W/m2、1000 W/m2總效率圖:(a)流量0.3L/min,(b)流量0.6L/min。56
圖3. 25開放循環傾斜角20輻射量600W/m2、800 W/m2、1000 W/m2。57
圖3. 26開放循環傾斜角20度輻射量600W/m2、800 W/m2、1000 W/m2 I-V曲線圖:(a)流量0.3L/min,(b)流量0.6L/min。58
圖3. 27開放循環傾斜角20度輻射量600W/m2、800 W/m2、1000 W/m2 P-V曲線圖:(a)流量0.3L/min,(b)流量0.6L/min。59
圖3. 28開放循環傾斜角20度輻射量600W/m2、800 W/m2、1000 W/m2熱水效率圖:(a)流量0.3L/min,(b)流量0.6L/min。60
圖3. 29開放循環傾斜角20度輻射量600W/m2、800 W/m2、1000 W/m2光電板效率圖:(a)流量0.3L/min,(b)流量0.6L/min。60
圖3. 30開放循環傾斜角20度輻射量600W/m2、800 W/m2、1000 W/m2總效率圖:(a)流量0.3L/min,(b)流量0.6L/min。61
圖3. 31開放循環傾斜角30度輻射量600W/m2、800 W/m2、1000 W/m2升溫曲線圖:(a)流量0.3L/min,(b)流量0.6L/min。62
圖3. 32開放循環傾斜角30度輻射量600W/m2、800 W/m2、1000 W/m2 I-V曲線圖:(a)流量0.3L/min,(b)流量0.6L/min。63
圖3. 33開放循環傾斜角30度輻射量600W/m2、800 W/m2、1000 W/m2 P-V曲線圖:(a)流量0.3L/min,(b)流量0.6L/min。64
圖3. 34開放循環傾斜角30度輻射量600W/m2、800 W/m2、1000 W/m2熱水效率圖:(a)流量0.3L/min,(b)流量0.6L/min。65
圖3. 35開放循環傾斜角30度輻射量600W/m2、800 W/m2、1000 W/m2光電板效率圖:(a)流量0.3L/min,(b)流量0.6L/min。65
圖3. 36開放循環傾斜角30度輻射量600W/m2、800 W/m2、1000 W/m2總效率圖:(a)流量0.3L/min,(b)流量0.6L/min。66
圖3. 37輻射量600W/m2 傾斜角10°、20°、30° I-V曲線圖:(a)封閉循環,(b)開放循環。67
圖3. 38輻射量600W/m2 傾斜角10°、20°、30° P-V曲線圖:(a)封閉循環,(b)開放循環。 68
圖3. 39輻射量800W/m2 傾斜角10°、20°、30°I-V曲線圖:(a)封閉循環,(b)開放循環。 69
圖3. 40輻射量800W/m2 傾斜角10°、20°、30° P-V曲線圖:(a)封閉循環,(b)開放循環。 70
圖3. 41輻射量1000W/m2 傾斜角10°、20°、30° I-V曲線圖:(a)封閉循環,(b)開放循環。71
圖3. 42輻射量1000W/m2 傾斜角10°、20°、30° P-V曲線圖:(a)封閉循環,(b)開放循環。72
圖3. 43封閉循環與開放循環熱水效率比較圖:(a)10°,(b)20°,(c)30°。73
圖3. 44封閉循環與開放循環光電效率比較圖:(a)10°,(b)20°,(c)30°。74
圖3. 45封閉循環與開放循環總效率比較圖:(a)10°,(b)20°,(c)30°。75
圖3. 46角度10°自然對流與強制對流流量0.3L/min、0.6 L/min熱水效率比較。76
圖3. 47角度10°自然對流與強制對流流量0.3L/min、0.6 L/min光電效率比較。76
圖3. 48角度10°自然對流與強制對流流量0.3L/min、0.6 L/min總效率比較。77
圖3. 49角度20°自然對流與強制對流流量0.3L/min、0.6 L/min熱水效率比較。77
圖3. 50角度20°自然對流與強制對流流量0.3L/min、0.6 L/min光電效率比較。78
圖3. 51角度20°自然對流與強制對流流量0.3L/min、0.6 L/min總效率比較。78
圖3. 52角度30°自然對流與強制對流流量0.3L/min、0.6 L/min熱水效率比較。79
圖3. 53角度30°自然對流與強制對流流量0.3L/min、0.6 L/min光電效率比較。79
圖3. 54角度30°自然對流與強制對流流量0.3L/min、0.6 L/min總效率比較。80

參考文獻
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