一种新型汽车尾气多通道热能发电系统

根据温差发电原理,设计了一种新型网格状通气管式的温差发电装置,实现对汽车尾气热能的再利用。通过优化温差发电装置的结构,改变了水箱结构,增加了废热通道数量,能够贴更多的温差发电片,从而提高转换效率。通过UG(计算机辅助设计软件)建立汽车尾气温差发电装置的理论模型,经过计算,当温差等于100℃时该装置的转换效率约等于5.67%。与其他温差发电装置进行比较,热油式温差发电器在260℃温差下最大热能转换效率可达4.389%,而汽车尾气温差发电器输出功率随着烟气温度的升高近似成线性递增,热能转换效率较低[1],通过比较得出,本装置不仅提高了转换效率,且达到相同转换效率时所对应的温差值也相应减少。     

转炉半导体温差发电系统结构设计及数值模拟

设计了一种回收工业转炉余热的半导体温差发电装置。针对转炉转动的特点，研究设计了风冷式的冷端结构。采用Fluent软件对温度分布及速度分布进行了数值模拟，并对计算结果进行了分析。结果表明，采用风扇顸部冲击冷却的形式可达到良好的效果，可使温差发电元件两端温差高达70℃，满足了半导体温差发电温差基本要求，该设计也满足自带风扇负载的要求。     

发动机尾气余热温差发电系统的优化

为测量和改进温差发电装置的性能,建立了试验台架进行测试。通过台架试验及计算流体动力学软件分析,确定了温差发电装置内部流场的优化方向。利用ANSYS Fluent软件对不同肋片数目和肋片高度、不同肋片前后端高度、不同装置端口长度等诸多方案进行仿真计算,以热端表面平均温度和流场均匀性为依据,确定了相对较优的方案。根据所选方案进行装置改进和台架试验,在测试工况范围内相比原始方案,冷热端平均温差提高了8.8%,系统输出功率提高了5.8%。     

基于TED原理的燃气灶发电模型及数值模拟

为了提高资源的有效利用率,对燃气灶等设备进行废热回收,提出一种温差发电模型。运用FLUENT软件对该发电装置的温度场、流场进行了三维仿真计算。研究热端设置成格栅结构、热端与水平面的倾斜角大小对余热回收效率的影响。结果表明:将热端设计成格栅结构可以有效提高其辐射温度,改变热端与水平面的倾斜角可以将冷热端温差最高提升57%,进而可以提高温差发电装置的热效率。     

汽车发动机尾气余热温差发电装置结构研究

半导体温差发电技术在低品位余热回收技术领域具有重要的应用价值。汽车尾气温度高,带走的热量约占发动机总量的40%,温差发电技术能直接将废热能量转化为电能回收利用。介绍温差发电装置的设计原理,结构参数对性能影响以及装置输出性能参数,并结合试验对温差发电装置的传热性能和电功率输出性能进行分析以及提出有效的改进方案。     

华东沿海海洋温差发电系统的优化设计

海洋温差能是一种可再生的绿色能源,储藏量大,资源稳定。海洋温差发电是利用深层、表层海水的温度差,以高温海水为热源,使液态工质气化推动发电机发电,以低温海水为冷源,使气态工质液化的不断循环的过程。基于能源的可持续发展考虑,可以利用风能、太阳能等可再生能源来优化设计海洋温差发电系统。华东沿海海域有着丰富的太阳能和风能资源,利用太阳能可以提高表层海水与深层海水的温差,利用风力转化装置可以提高和调整汽轮机的转速,保证发电系统持续稳定的发电。利用太阳能、风能对海洋温差发电系统进行优化设计,不仅避免和解决了当前海洋温差发电技术上的一些难点,还扩大了应用温差能资源的海域范围。     

应用于电站锅炉再热器的新型温差发电装置的研究设计

研究设计了一种应用于电站锅炉再热器的新型温差发电装置。该装置设置在锅炉再热器上,其温差发电模块的热端与锅炉竖直烟道的高温烟气接触,冷端与锅炉再热器连接,利用两端的温度差,基于热电材料的塞贝克效应产生电能,阐述了温差发电装置的设计原理、设计模型和实施方式。与现有技术相比,该新型装置具有提高发电效率、吸热率和热量传递效率等优点,具有广阔的应用前景和巨大的经济价值。     

水平轴潮流能发电装置功率特性现场测试分析方法优化及应用

在分析中国水平轴潮流能发电装置研发现状及功率特性现场测试需求和水平轴潮流能发电装置功率特性现场测试分析方法研究成果的基础上,参考欧洲海洋能中心和国际电工委员会发布的潮流能发电装置功率特性测试规程,对水平轴潮流能发电装置功率特性现场测试分析方法进行了深入探讨,提出了水平轴潮流能发电装置能量捕获截面积计算优化方法、平均转换...     

小型温差能发电装置发电特性分析与试验

针对自主升降海洋观测平台的电能供给问题,设计一种小型化温差能发电装置,建立热能转换和蓄能发电仿真模型;针对南海海域温度分布情况,对装置的温差热能转换性能和发电性能进行仿真分析。在此基础上,制作小型温差能发电装置,并在北黄海冷水团进行温差换热和发电性能验证试验。试验结果表明:温差发电装置达到设计要求,热能转换系统能在高温环境(温度高于24.5℃)、低温环境(温度低于13.6℃)的条件下完成热能转换,一次热能转换中换热系统能输出约360 mL的液压油,发电机最大输出功率达298 W,发电量约为939.9 J。     

发动机温差发电仿真系统研究

构建了车用发动机温差发电系统的数字仿真系统,仿真流程是：根据发动机的结构,采用AVL—BOOST软件对发动机的运行工况进行仿真,以获得的排气温度、压力、流速值作为温差发电计算的初始条件;建立温差发电器的几何模型,采用Star—CD软件对它的传热特性进行数值计算,获得转换元件的温度分布,进而可以计算得到温差电源的输出参数。文中针对某型号四冲程汽油机一内置式温差发电器系统,给出了计算实例。     

半透明晶体硅光伏热电制冷辐射窗的性能分析

针对一种新型半透明光伏-热电制冷辐射窗（STPV-TE-RCW）,通过实验和数值模拟方法对其热电性能进行研究,建立STPV-TE-RCW计算模型,验证其准确性,并针对STPV-TE-RCW中的热电模块不同排列形式、辐射板尺寸、散热形式等进行优化分析。在考虑结构自身发电量与耗电量关系的基础上,通过分析制冷系统COP和耗电量,认为5块热电片串联2个支路并联的热电模块排列形式,高度为1 m的辐射板尺寸和强制对流的散热形式效果更好,在这种情况下,STPV-TE-RCW的耗电量与发电量之比为0.83,制冷量能承担该结构产生的60%冷负荷,辐射铝板提供的制冷量为63.4 W/m²,热电模块的COP为1.41。     

基于改进贪心算法的温差电器件电-热耦合效应研究

温差电器件实际工作时由于内电阻的存在不可避免地会产生焦耳热,传统的温差电研究中虽注意到温差发电过程中的焦耳热现象,但只是在等效计算热功率时消去焦耳热部分,而忽略了焦耳热对温差电器件热、冷端温度分布的影响。针对传统研究的不足,考虑实际应用中的电-热耦合效应,运用理论推导的方法建立了第三类边界条件下的温差发电负载模型,并利用改进贪心算法迭代求解,最后以SP1848-21745型温差发电片为例,通过试验验证了模型与算法的正确性。模型的数值求解与发电片实测结果对比表明,考虑了电-热耦合效应的温差发电负载模型的热电输出值更接近实测值。     

相变传热在半导体热电转换中的应用

为了解决温差发电技术中发电片热端与尾气间热损失大造成输出功率和热电转化效率不高的问题,提出在尾气与温差发电片热端加装相变传热结构,并计算了加装相变结构后发电器的输出功率和效率,同时与相同传热面积时无相变传热情况进行了对比,并模拟了蒸发段管数和冷凝段高度对发电器输出功率及效率的影响。结果表明,相变结构可提高发电器的输出功率及转化效率,且输出功率随冷凝段长度增加出现峰值,蒸发段管数越多,峰值对应的冷凝段长度越长,而发电效率则随冷凝段长度增加而减少;蒸发段管数增加,输出功率和发电效率均增大。     

温差发电技术及其在汽车发动机排气余热利用中的应用

介绍了采用半导体热电元件的温差发电技术的特征，包括对半导体材料的要求，适合作汽车排气余热发电的温差发电器的结构等，给出了美、日等国车用温差发电器的实例，还对相关技术的发展趋势作了分析。     

Parametric study of heat-transfer design on the thermoelectric generator system

This study developed an integral thermoelectric generator system with high-performance heat transfer and thermoelectric conversion functions, using the metal pin-fin array coupling with the forced convection heat transfer technique to be the heat absorber and heat sink. A one-dimensional steady heat conduction model with internal Joule heat generation and Seebeck effect was proposed to predict the power generation performance of the present thermoelectric system including the heat absorber and heat sink at various operation conditions. Critical heat-transfer parameters on the design of the integral thermoelectric generator system were derived and discussed. Finally, a series of systematical experiments were performed to simulate an integral thermoelectric generator system operating at the exhaust pipe. The experimental results also demonstrated the validity of the proposed theoretical model.     

千瓦级空间堆热离子—碱金属混合式热电转换系统设计及性能

针对空间核电转换系统静态热电转换发电效率低的问题，设计开发了一种新型的热离子-碱金属混合发电系统，即利用热离子转换系统的余热作为碱金属转换器的热源，利用余热进行二次发电以提高转换系统效率，通过建立热离子-碱金属混合发电系统数理模型，研究了热离子热电转换系统接收极功函数和系统电流密度对混合发电系统功率效率的影响，得到了两个参数的最优区间，计算结果表明热离子-碱金属混合发电系统相比于热离子热电转换系统效率约6％~10％，为静态热电转换系统的效率优化提供了理论依据。     

Performance review of a novel combined thermoelectric power generation and water desalination system

A novel combined thermoelectric power generation and water desalination system is described with a system schematic. The proposed system utilises low grade thermal energy to heat thermoelectric generators for power generation and water desalination. A theoretical analysis presents the governing equations to estimate the systems performance characteristics combined with experimental validation. Experimental set-up consists of an electric heat source, thermoelectric modules, heat pipes, a heat sink and an evaporator vessel. Four heat pipes are embedded in a heat spreader block to passively cool the bottom side of the thermoelectric cells. The condenser of these four heat pipes is immersed in a pool of saline water stored in an evaporation vessel which is maintained at sub-atmospheric pressure. The liquid to vapour phase change cooling method achieve low saturation temperature and offers a high heat transfer coefficient for the cooling of the thermoelectric generators. At the same time this method utilises the low temperature heat extracted from the cold side of the thermoelectric generator for water desalination. It was observed that at low saturation temperatures greater heat flux could be supplied to the thermoelectric generators with less heat losses to the atmosphere.     

温差发电和动力装置联合回收液化天然气冷能

对液化天然气(LNG)冷能的回收,提出了温差发电器与动力装置联合的回收系统,对系统的各个状态 参数和转化能量及其效率进行了分析计算。计算显示甲烷在天然气中的摩尔含量会显著地影响功量的输出,但 对系统的效率影响不大。系统对LNG最大可用能的回收效率可达29％。     

Numerical simulation of porous latent heat thermal energy storage for thermoelectric cooling

Porous latent heat thermal energy storage for thermoelectric cooling is simulated via a matrix-based enthalpy formulation, having the temperature as unknown, in a three-dimensional domain. The system is made up of two aluminum containers; the inner one contains the cooling objective in water suspension and the outer one the phase change material (PCM) in a porous aluminum matrix. The system’s charging and discharging processes are simulated for constant thermoelectric module cold side temperature under different porosities of the aluminum matrix. The mathematical modeling approach simplifies the analysis while the metal matrix in the PCM greatly improves performance. A direct application of the studied system is vaccine conservation in solar powered thermoelectric cooling systems.