بررسی عوامل مؤثر بر عملکرد یک سیستم‌ میکروترموفتوولتائیک با میکرو محفظه احتراقی متخلخل

Abstract

مزیت سیستم‌های میکروترموفتوولتائیک تبدیل مستقیم انرژی گرمایی به انرژی الکتریکی بدون بخش متحرک می‌باشد. برای عملکرد مناسب سیستم‌های ترموفتوولتائیک، دمای یکنواخت و بالا در امتداد دیوار میکرو محفظه لازم است. در تحقیق حاضر احتراق پیش مخلوط آرام هیدروژن هوا در یک میکرومحفظه با در نظرگرفتن شرط عدم تعادل حرارتی بین فاز گاز و جامد در محیط متخلخل مطالعه شده‌است. همچنین اثرات انتقال حرارت تابشی در ماده متخلخل در معادله انرژی ماده متخلخل نیز درنظرگرفته شده‌است. با استفاده از شبیه‌سازی عددی، اثر چند پارامتر مهم در بازده تابشی سیستم‌ میکروترموفتوولتائیک که شامل نسبت هم‌ارزی هیدروژن به هوا، ضریب تخلخل و هدایت گرمایی ماده متخلخل و سرعت ورودی مخلوط هیدروژن-هوا می‌باشد، مورد مطالعه قرار گرفته‌است. نتایج نشان می‌دهد که افزایش نسبت هم‌ارزی تا مقدار یک باعث افزایش دمای دیوار و افزایش ضریب هدایت گرمایی ماده متخلخل، باعث توزیع یکنواخت‌تر دمای دیوار میکرومحفظه می‌شود. همچنین کاهش سرعت جریان، ضریب تخلخل و هدایت گرمایی ماده متخلخل، باعث افزایش بازده تابشی سیستم می‌شود. مکانیزم ‌انتقال حرارت جابجایی بین فازهای گاز و جامد داخل محیط متخلخل و انتقال حرارت تابشی و هدایتی در ماده متخلخل برای ضریب تخلخل‌های 4/0 و 8/0 مقایسه شده است و نشان داده‌ شد که نقش انتقال حرارت تابشی داخل ماده متخلخل ناچیز می‌باشد.