面向大空间烟气余热的管式温差发电装置研究

电厂等工业领域存在大量高温烟气，温度为100～150℃,有大量余热可回收利用。温差发电技术在中低温余热能量回收中有重要应用，但现有的温差发电装置通常将烟气引入装置内部进行换热发电，难以满足电厂等大空间烟气余热场景的工程应用需求。对此，设计研制了一款使用方式类似于低压省煤器，可放置于烟气内部的管式温差发电装置。搭建了大型烟道试验平台，研究烟气温度、烟气流速、冷却水流速对管式温差发电装置发电性能的影响规律。当进口烟气温度为150℃,烟气流速为1.8 m/s,冷却水温度为20℃,冷却水流速为1.15 m/s时，获得37.35 W的输出功率，并且转换效率达到1.95%。这一研究为温差发电装置的设计提供了新思路，对推动温差发电技术走向工程应用具有重要意义。     

内置式温差发电器流固耦合数值仿真

建立了内置式温差发电器的物理和数学模型,并对该模型进行了详细的阐述,网格划分和数值仿真完成后,得到了稳态下内板的温度分布场。通过对内板温度场的研究和分析可以得到结论:降低冷却液温度和提高冷却液流速有助于提高内置式温差发电器的发电性能,梅花形结构内板的内置式温差发电器的发电性能比一字形结构内板的内置式温差发电器的发电性能更好。该结论对提高内置式温差发电器的发电性能和优化内置式温差发电器的结构有着重要作用。     

汽车尾气温差发电装置中热电器件的试验研究

为了利用热电器件回收汽车尾气的废热进行发电,构建了一个可模拟汽车尾气温差发电装置的热电器件测试平台,测试了不同热源温度、冷源温度、安装压力以及相同冷热源温差而不同冷热源温度下国产某型Bi2Te3基低温热电器件的输出性能。结果表明,单个热电器件的输出性能与其安装压力和冷热源温差成正比,在相同冷热源温差条件下可适当降低冷源温度以提高其性能;随着冷热源温差增大,热电器件的最大功率所对应的输出电流明显增大;利用汽车发动机自身冷却系统中约90℃的冷却水对汽车尾气温差发电装置进行冷却时,当热端温度达到350℃的最大耐温值,安装压力大于57kPa时,单个热电器件的最大输出功率在3W以上。最后,基于该热电器件提出了汽车尾气温差发电装置的优化设计策略及其工作条件。     

一种实验型半导体温差发电仪器的研制

为研究并逐步解决钢铁厂废热、余热重新利用问题,基于塞贝克效应设计并实现了一种实验型半导体温差发电仪器。该仪器主要由温差发电器件、温度控制系统和性能参数显示电路组成。对温差发电模块的输出特性进行定量测试,并绘制相关输出特性曲线,定量分析了影响温差发电仪输出特性的各种因素。实验结果表明:温度和输出功率在一定范围内成线性关系,且采取合理散热方式时会大幅提高温差发电模块输出功率。结论表明:该仪器操作简单、工作稳定,符合仪器低能耗、高效率的发展要求。     

基于电子计算机的余热温差发电技术及其电磁干扰噪声研究

余热发电技术的发展对节约能源有着重要的作用,如果能够将各种设备余热合理利用起来,就能够缓解能源短缺的问题并且减少温室气体的排放。本文针对电子计算机的工作特点,对其余热温差发电技术进行了研究,同时也对温差发电模块的电磁兼容性进行了分析。     

基于计算流体力学的汽车尾气温差发电系统流场分析与改进

针对某汽车尾气温差发电系统换热效率低下的问题，文中对温差发电装置进行计算流体力学分析及方案优化。基于Fluent软件对某工况下的温差发电系统进行前处理与求解计算，对温差发电装置进行传热分析与流场分析，对于系统温度、换热功率、废气流线等进行分析，发现超导热管与高温废气未进行有效换热，提出在超导热管加装换热片的优化方案并进行分析验证，最后使用发动机台架对于原方案与改进方案的发电系统温差与开路电压进行检测。研究结果表明，结合计算流体力学流场与发电片性能参数对汽车尾气温差发电系统进行性能预测与试验结果相差约3%,说明此方法在实际工程应用中是可行的；在超导热管上加装换热片可有效提升温差发电装置的换热性能。     

尾气温差发电系统设计及其试验研究

为了能够对发动机排气系统的废气能量进行回收利用,提高发动机的热效率,对如何设计温差发电系统进行了研究。提出了采用数值计算的方法对集热器阻力和冷端散热能力进行分析,从而辅助完成尾气温差发电器的设计方法。在此基础上完成了尾气温差发电器的加工,利用台架试验对设计方法的可行性进行了研究,研究结果表明,数值计算结果和台架试验结构的偏差在5%以内,因此采用数值计算的方法辅助完成尾气温差发电系统设计是可行的;同时还发现,采用强制通风冷时可以降低冷端温度,提升温差发电片两端温差,有助于提高温差发电系统的输出功率。     

集装箱船余热回收系统中温差发电模块的热电耦合分析

随着热电发电、热电制冷技术研究的不断深入,热电在船舶余热回收方面有了重大突破.以集装箱船余热回收系统中温差发电模块为研究对象,考虑了热电模块热端和冷端温度差存在温度变化的实际情况,运用ANSYS软件建立了热电单P-N结模型,分析了热电单元温度场的分布规律,得到了温差发电系统的输出特性,根据分析结果进行了温差发电模块用于...     

热管式船舶烟气余热温差发电装置的设计与研究

本文设计并搭建了利用热管强化传热的船舶烟气余热温差发电实验装置,并选取三组热源温度(275℃、300℃和325℃)开展实验,验证了该装置的可行性,并得出热源温度是影响温差发电装置输出性能的主要因素,为节能减排提供了方法和依据。     

基于LTC3108的能量收集系统的应用研究

温差发电技术是一种无污染,无噪声,应用范围广的新型能量收集技术。用特殊材料制成温差发电片。温差发电片冷热端温度不同,就会产生电压,从而使热能转换为电能。利用LTC3108直流升压电路,将温差发电片转换来的低电压升高,就可以供低功耗设备工作。由于温差的变化或者设备间歇工作等原因,转换所得的电量可能会过剩或者不足。为解决上述问题,系统采用超级电容作为储能元件。在电量多余的情况下,将电量储存在超级电容里;在电量不足的情况下,将超级电容所存电量释放出来,供设备使用。     

基于船舶柴油机废气余热驱动热电发电性能研究

本文以船舶柴油机废气余热为研究视角,探索其热电发电情况。在研究中发现:当柴油机废气余热温度为350摄氏度时,可使用热电发电工艺,单位区域内获取的电量最大值为0.65kW。     

汽车尾气热电转换装置电气拓扑结构优化

针对汽车尾气热电转换装置多个热电器件温差和自身特性的差异,为了最大化发挥各热电器件的发电潜能,对热电转换装置的热电模块进行拓扑结构的优化,基于图论的方法将热电模块的串并联问题抽象为数学问题,再针对性地设计了算法,通过实验室台架实验测试和数据验证,使得热电转换装置对外输出最大功率。     

汽车尾气温差发电系统车载兼容性多目标优化研究

汽车尾气温差发电系统在接入发动机的排气管时会改变其气流，为了尽可能降低对发动机原有性能的影响，提高汽车尾气温差发电系统的发电性能，针对汽车尾气温差发电用六边形热交换器，以表面平均温度最高和压力损失最小为目标进行其车载兼容性优化。基于CFD软件搭建了热交换器的有限元仿真模型，研究热交换器的入口气体流速对其表面温度和压力损失的影响，以及入口气体温度对其表面温度的影响，以翅片长度、角度、宽度及翅片间的间距为设计变量，针对试验数据建立高斯过程回归代理模型，并采用灰狼算法在多目标优化函数空间中寻求最优解。结果表明，与经典的NSGA-Ⅱ算法相比，利用多目标灰狼算法进行优化时所得Pareto解集更为集中，设定的评价指标值也更高；与优化前的几种结构相比，优化后的热交换器表面平均温度有所降低，但压力损失下降显著；与空腔结构热交换器相比，其表面平均温度和压力损失均有提升，压力损失增加幅值在可接受范围内，证明优化后的热交换器能有效兼顾汽车尾气温差发电系统的功率及其车载兼容性。     

半导体热电装置的热力学研究进展

热电效应是由温度梯度直接获得电能的方式中能量转换效率最高的方式,与太阳能光伏发电技术、燃料电池并称为21世纪三大最具潜力的能源技术。基于热电效应的发电、制冷和供热装置固态、环保、可靠、寿命长、易维护,易于实现小型化和集成化,在航天、交通工具、工业、余热回收、电子制冷等领域,与常规能源装置相比独具优势。介绍半导体热电装置的工作原理、结构特点及应用领域,从非平衡热力学和有限时间热力学两个方面对热电发电机、热电制冷机和热电热泵的热力学研究现状做了全面回顾,重点对其有限时间热力学研究成果做了系统总结,展望热电发电装置热源的开发、多级热电装置、联合热电装置、热电装置的传热强化等热电装置将来的主要发展方向。     

Self-powered wireless thermoelectric sensors

Sensors capable of measuring various performance parameters of an operational power generation unit could help improve system performance and overall efficiencies. For example, measurement of temperatures, temperature differences, or exhaust gas concentrations could provide both a quick quantitative and qualitative assessment of system health and allow for operation of power units with smaller safety margins and therefore higher efficiencies. For this study a technique is presented that can transmit data about an operational system wirelessly in real-time to an external location. For these experiments thermoelectric element leads were connected to a solenoid coil. When the thermoelectric was exposed to a temperature difference a current was generated in the thermoelectric and solenoid coil resulting in a magnetic field. A receiver was then used to measure the changes in magnetic field of the system. Two primary configurations were developed to test this wireless sensor configuration: dynamic and static. For dynamic measurements a pendulum and pneumatic air cylinder were used to simulate a moving component that may pass the external Hall sensor such as a fan or turbine blade. For dynamic measurements it was determined that for accurate results it is very important to maintain the distance constant between the Hall sensor and solenoid coil. For stationary measurements the temperature difference across the thermoelectric was related to output measurements from the Hall sensor. Overall, results show that data can be wirelessly transmitted to an external location using this method.     

基于PLC与WinCC的电站远程自动监控系统设计

介绍了基于S7—200系列PLC和WinCC人机界面设计工具,对小型水电站的橡胶坝实现远程自动监控系统。该系统集成了自动控制和远程监控的优点,并保留现场的手动电气控制和机械控制功能,使橡胶坝升降运行更加灵活、稳定、安全,用户管理更加简单方便,并且进一步提高了发电效率。     

汽车尾气温差发电装置中热电模块的散热方式研究

针对汽车尾气废热温差发电技术的研究现状,根据现有发动机的排气管和热电模块的性能参数,对热电转换模块冷端常用的水冷和风冷两种散热方式进行了试验对比和ANSYS软件的热力学分析,比较了两种散热方式的散热效果。提出了汽车尾气废热温差发电装置在汽车上的散热方式,为汽车发动机废热温差发电装置的实车应用提供了依据。     

锂离子动力电池组发热功率试验研究

锂离子动力电池的性能和寿命与电池热管理密切相关,而电池产热模型的建立是其热管理的基础。通过理论计算、试验测试和模拟分析对额定容量为50 A·h、额定电压为3.65 V的三元锂离子动力电池的充放电发热特性进行了研究。结果表明:Newman公式在电池发热功率计算中准确度较高,与试验测得发热功率相比误差为8.7%。将理论发热功率应用于模拟仿真后,模组最高温度与试验测得最高温度误差为9.5%,模拟结果可为锂电池的性能研究及热管理设计提供参考。