汽车尾气温差发电装置热场数值模拟分析

提出了一种改善温差发电装置的热端和冷端温度分布均匀性的集成结构.基于Fluent软件,针对现有汽车尾气废热温差发电系统试验台架所使用的温差发电转换装置进行热-流-固耦合场的数值模拟,完成了发电装置三大子系统:热交换气箱、热电模块以及散热水箱的热场仿真分析,并进一步通过在温差发电装置中做切面的方法具体分析了子系统间热流的情况.根据分析结果,该温差发电装置各子系统间的热流情况符合理论传热原理,该研究可以为汽车尾气温差发电的进一步研究提供基础和参考.     

温差发电在发动机冷却系统能量回收中的应用

为实现发动机冷却系统能量回收利用,利用数值计算的方法对基于温差发电技术的发动机冷却系统能量回收装置进行了设计,主要包括散热系统、能量回收管和温差发电片连接方式等内容的设计,并实际加工完成了该能量回收装置.通过发动机台架实验研究表明,考虑到市售温差发电片耐高温不超过200℃的实际情况,对发动机冷却系统能量进行回收更为可行;同时也可以发现由于冷却系统自身温度较低,使得能量回收装置两端的温差相对较小,从而影响能量回收装置的输出功率.     

温差发电元件串并联性能实验

为降低数据机房的能源消耗,研究了温差发电技术回收利用数据机房低温余热的装置设计,并通过搭建的小型温差发电模拟装置进行了实验研究,得到了不同数目温差发电片的热电模块在不同温差下的短路电流、开路电压和负载功率的实验数据。分析结果表明:温差发电片按串联、并联方式连接的短路电流和开路电压均随温度差和连接温差发电片数目的增加而增加;低温差条件下,所设计的小型温差发电模拟装置不考虑接触热阻时,热电模块的内阻为100左右;10~20℃的温差可以作为数据机房用于回收利用低温废热的温差发电装置工作温度。     

基于温差发电的锂电池充电装置的设计与实现

针对工业高温旋转环境下对温度采集仪器的供电比较困难的问题,该文设计了利用温差发电产生的电能作为能量的一种锂离子电池充电装置。分析了温差发电模块的输出电压／输出功率与温差的关系,然后根据温差发电模块输出电压不稳定的特点,设计了稳压电路,并用BQ2057W芯片实现对锂离子电池的智能充电管理。实验结果显示,该装置能够实现对电能的良好管理。     

基于温差电效应回收发动机废气余热的研究

通过理论分析、数值模拟与实验方法对基于温差电效应的发动机废气余热回收系统进行了系统的研究。用所搭建的单片温差发电器件（TEG）实验平台,对选用的TEG性能进行了测试实验。设计了用于发动机废气余热回收的热电系统单元,并对其性能进行了测试实验研究。根据CFD软件计算的发动机排气管流动与传热特性结果,分析了该热电回收系统在某发动机整个排气管上应用的收益情况,结果表明：在发动机标定工况下,总输出功率提高2.9%,燃油消耗率降低2.8%。     

汽车尾气-热电材料耦合传热过程的CHT模拟

该文针对柴油机实验用三支管排气管建立了对应的二维气体流动传热的数学模型,并对排气管的流场进行数值模拟.又对安装热电材料的排气管进行气固两相耦合传热模拟,与未安装温差发电器件的模拟结果进行比较,结果表明壁面热电材料对总管中的速度,压力分布影响不大,但增加了边界的热流量,这对热电材料发电器的设计有指导意义.     

管壳式换热器模块综合模拟方法研究

通过对折流板管壳式换热器壳程流体流动和传热特性分析,提出了1种模块综合模拟方法.该方法将折流板管壳式换热器壳程分为进口段、周期段和出口段,并分别进行模拟计算,而后将各部分模拟结果进行综合得到整个壳程的温差和压力降.并通过管壳式换热器传热性能实验和数值模拟结果进行对比,两者吻合较好,证明了该数值模拟方法的正确性.模块综合法可以减少计算模型的网格数量,提高计算速度,而且具有较高的精确性,可以用于较大型管壳式换热器的模拟计算,弥补了传统模拟方法的不足.     

燃气冷却式温差发电烤炉的实验研究

能源问题和环境问题已经成为各国不得不面对的社会问题,基于塞贝克效应设计了一种温差发电燃气烤炉,将余热转换成电能,利用燃气的冷能维持温差发电芯片冷热端温差,同时预热了燃气。搭建实验平台测试了温差发电燃气烤炉的温差发电模块温度曲线、电能输出特性和预热对烤炉热效率的提升,该温差发电烤炉可输出功率为2.9 W,燃气经预热后烤架温度平均上升31.9℃,结果表明所设计的温差发电烤炉系统较好地利用温差发电芯片的热电转化能力,可维持用电器正常运转,达到使用要求。     

超级电容器在光伏发电系统中的应用

针对光伏发电模块输出电压不稳定问题,设计一种以超级电容器作为储能元件来改善光伏发电系统电能质量的并联型调节装置.在光伏发电系统正常运行条件下,该装置可以快速抑制光伏发电模块的电压波动,使得光伏发电模块只需向负载提供预先设定的单位功率因数的恒定有功功率;该装置还可以在光伏发电模块发生短时供电中断时充当UPS电源,短时间内向负载提供全部功率.仿真结果表明,该装置可以有效改善光伏发电模块输出电压,提高电能质量,增强负载用电的可靠性.     

聚波装置前端最优开角的研究与设计

为了解决我国近海波浪平均波高小导致波浪能发电装置发电效率低的问题,提出了一种结构简单的聚波装置,并对聚波装置前端最优开角范围进行研究。分别采用CFD软件star-ccm+数值模拟与模型实验的方法,对不同开角下装置的聚波效果进行研究与分析。分析结果表明,数值模拟与模型实验的结果吻合较好,这种前端带有张口的聚波装置具有明显的聚波效能,聚波装置前端最优开角范围为65°~80°之间。该结论可为聚波装置的设计与研究提供一定的参考,具有工程应用价值。     

土壤一维热渗传递实验台的研制及模型实验

利用3D打印技术,研制出一个可模拟温度场和水平渗流场耦合作用下土壤传热效能的模型实验台,并开展了不同渗流工况下中砂的传热效能模型实验.研究结果表明:自主研制的一维模型实验台能有效模拟地下水渗流作用下的土壤传热过程;一维水平渗流可减小实验土柱内的最高温度和冷热端的最终温差,即缓解了土壤中的热量堆积;当渗流沿热量传递方向作...     

有机朗肯闪蒸发电性能数值模拟与实验测试对比研究

以热水温度为90℃作为设计额定工况，设计并搭建了发电功率为800 W的有机朗肯闪蒸循环（ORFC）实验测试装置，分别对热水温度为95℃、90℃、85℃和80℃的4个工况下发电性能进行了实验测试。实验测试结果表明：ORFC在设计工况下的实测发电功率为797.21 W，基本达到了设计要求；热水温度的降低使得系统的发电功率、热效率和膨胀机的等熵效率降低；总体而言，ORFC的发电功率较有机朗肯循环（ORC）有了显著提高。本文弥补了ORFC的实验测试空缺，验证了ORFC发电数值模型的准确性，进而证明了ORFC的先进性。     

大功率电源模块的散热设计方法分析与研究

在通信系统设计中可靠性设计是一个重要的设计环节,而设备的散热效果尤其是大功率设备的散热设计好坏对设备的可靠性有着至关重要的影响.根据实际设计工作中遇到的问题,利用热设计专业软件6SigmaET对某型基站大功率发热模块进行了散热数值模拟仿真,根据仿真结果对散热器进行优化设计,结果表明优化散热器结构参数可以在降低散热器重量的同时改善模块的散热状况.     

同位素温差电源辐射器的散热特性研究

建立了同位素温差电源管肋式辐射器散热过程的耦合传热模型,采用热网络法结合蒙特卡罗法,数值模拟了辐射器的散热过程.分析了辐射器质量不变的条件下,肋片数、高度及表面发射率等参数的影响.研究结果表明,在管内第二类边界条件下,肋片数对辐射器散热性能的影响明显;肋片散热效率随表面发射率的增加而降低,随肋片高度的增加非单调变化,存在一最优值.     

非规则截面散热板内嵌热管的传热能力分析

对一种空间实验装置中电子箱热控制系统的关键热控元件——散热板内嵌热管的传热能力进行了热分析计算.采用热容热阻网络法,建立了非规则截面槽道热管的传热模型,在传热网络分析的基础上,以热管No.21和热管No.22为例,选取空间实验装置在最热工况下稳定运行和最冷工况下从启动到稳定运行两种实验边界条件,计算了热管的传热能力,并与西班牙IberEspacio热管公司提供的传热极限数据进行了比较.结果表明,全部内嵌热管都能在传热极限范围内可靠运行,其中最热工况和最冷工况下热管的最大传热能力分别为工作温度41.7℃时的74.9W·m和-9.3℃时的69.6W·m.     

微热管阵列在轻轨车辆IGBT自然冷却系统应用研究

针对新型微热管阵列应用于轻轨车辆绝缘栅双极型晶体管(IGBT)中自然冷却系统,建立实验系统测试在不同车辆速度微热管阵列的温度分布特性,并利用ICEPAK对各个工况进行模拟,热源的实验温度与模拟温度相差不超过5％.实验结果表明,在不同风速下,微热管阵列可将IGBT模块200℃高温最少降低至59.8℃,可有效降低热源温度且均温效果明显,传热效率更高;主部热管导热系数在2.4×103 W/(m·K)～4.3×103 W/(m·K)之间变化,且随气流速度增加导热系数与微热管翅片对流传热系数也不断增大,这使得散热系统在车辆加速时冷却更快;实验结果为轻轨车辆IGBT中冷却系统的设计、优化提供了新型材料的冷却方法.     

基于微小通道波形扁管的圆柱电池液冷模组散热特性

针对圆柱动力电池的散热特点,建立一种基于微小通道波形扁管的液冷电池模组. 采用电化学热模型对该模组的散热特性进行三维瞬态分析,通过改变波形扁管的通道数和接触角对液冷结构进行优化. 10通道的波形扁管散热优势明显,增大波形扁管的接触角可以提升液冷结构的散热效率并改善电池组温度分布均匀性. 当电池模组在35 °C环境下以1 C倍率放电时,即使质量流量低至4×10^?3 kg/s,使用接触角大于40°的10通道波形扁管可将电池组表面最高温度控制在40 °C以下,同时将温差控制在5 °C以内. 在优化工况下进行实验以验证该电池模组的换热性能. 仿真结果与实验值基本一致,这验证了微小通道波形扁管的散热有效性;仿真结果可为圆柱动力电池的热管理提供参考.     

汽车尾气温差发电装置及热电模块的布置研究

针对汽车尾气废热温差发电技术的研究现状,就如何在汽车排气管合适位置安装发电装置及布置热电模块进行了试验研究.根据现有热电模块性能参数,通过测定发动机排气通道外壁温度的梯度分布和不同结构废热箱体外表面的温度场分布,提出了汽车尾气废热温差发电装置在汽车排气通道上的位置要求和半导体热电模块在废热箱体上的连接方法,为汽车发动机废热温差发电装置在汽车上的安置提供了依据.     

基于TRIZ冲突和物场模型的挡位选择器信号识别模块设计

为优化挡位选择器信号识别模块，建立基于TRIZ冲突理论和物场模型的挡位操纵机构设计模型，对其信号识别功能模块的结构进行创新设计，改进市场上笨重而又不便实现功能的电路板；采用TRIZ分割原理，对电路板上相关元器件进行布置，并将散热连接件改为纯铜；利用ANSYS ICEPAK和相关数学模型对其电子元器件的散热问题进行优化分析。优化结果显示PCB板的最高温度为75.02 ℃，相关零部件的温度均在合理温度范围以内，验证了该信号识别模块方案的可行性。     

太阳能温差发电系统热电性能的分析

温差发电技术是利用塞贝克效应直接将热能转化为电能的发电技术,是一种绿色环保的发电方式.本文对半导体温差发电模块的实际传热模型及温差发电系统的热电性能进行分析.探索温差发电系统达到较优性能时与各相关参数的关系,为以后的深入研究提供有价值的理论依据.