等离激元Au纳米流体集热器性能研究

发布时间：2021-10-25 17:01

　　为了探究含有Au纳米流体的二维太阳能体吸收式集热器的性能,采用控制容积法数值求解了太阳能集热器内部的温度分布,将集热器出口平均温度作为温升的衡量标准,分析了影响集热器温升和效率的主要因素。研究结果表明:集热器内光谱强度在Au等离激元共振波长（500nm左右）处大幅衰减,证明了金属表面等离激元共振效应可大幅强化光谱吸收特性;集热器内光谱辐射吸收程度影响集热器温度分布,从而影响集热器温升和效率;采用纯水作为工作流体时集热器效率仅39.99%,添加Au纳米粒子比添加Ag纳米粒子具有更高的集热器效率,可达78.75%;流体流速主要影响集热器温升,集热器高度主要影响集热器效率;当流速为0.1m/s时可获得最大集热器温升36.63℃,集热器高度为2.5cm时可获得最高效率82.98%;粒径和集热器长度对集热器温升和效率影响均不大。 

【文章来源】：西安交通大学学报. 2020,54(08)北大核心EICSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

太阳能集热器示意图

忽略粒子相互散射的影响和粒子对水的影响，探究纳米粒子的散射系数、吸收系数和消光系数与太阳光入射波长的关系。通过瑞利散射理论对粒子消光特性进行求解，结果如图2所示，可以看出：(1)金属纳米粒子共振吸收峰波长约为500nm;(2)吸收系数和消光系数图像几乎重合，这是因为散射系数较吸收系数和消光系数低2个数量级，计算时对消光效率几乎没有影响，因此可以将消光系数近似为吸收系数；(3)当波长大于1 000nm时，吸收系数、消光系数和散射系数几乎均为0。2.2 集热器内辐射吸收强度

图3为集热器内不同高度辐射吸收强度。从图3可看出，太阳光辐射强度最大衰减发生在可见光波长范围内，约400～500nm，表明Au纳米粒子的表面等离激元共振效应促使纳米粒子对入射光进行了大量吸收（Au纳米粒子等离激元共振吸收峰约在500nm处）；随着y/H的增加，太阳光辐射强度逐渐减小，Au的等离激元共振效应降低。2.3 集热器内部温度分布

【参考文献】：
期刊论文
[1]等离激元Ag纳米流体光热转换特性[J]. 陈梅洁,唐天琪,刘子玉,何玉荣.  中国科学院大学学报. 2018(02)
[2]激光衍射粒度分析仪粒度分布求解方法的研究[J]. 米凤文.  光子学报. 1999(02)



本文编号：3457823