光伏-温差热电混合发电模块的性能特性

建立了光伏-温差热电混合发电模块的数学模型,导出模块的输出功率和效率表达式,对混合发电模块进行了仿真及试验,揭示了光伏-温差热电混合发电模块的性能特性。研究结果表明,使用混合发电模块可实现能源的梯级利用,提高太阳能的利用率和系统的效率及输出功率。     

计及电热耦合的多级温差发电建模和试验研究

为准确描述多级温差发电器实际工作时各级节点温度分布与通过热功率及其热电输出特性之间的关系,文章建立了计及电热耦合的多级温差发电数值分析模型。运用贪心算法(Greedy Algorithm)编程求解,以常见的Bi2Te3,PbTe和SiGe 3种半导体材料的发电片为例,通过试验验证了模型的正确性,并进一步研究了电热耦合效应对多级温差发电器的Seebeck电压、发电功率和热电转换效率的影响。模型的数值求解和实测结果对比表明:由于电热耦合效应的存在,多级温差发电器在实际工作时各级节点的温度上升,但冷、热端的温差值减小;电热耦合效应会使Seebeck电压、发电功率和热电转换效率明显降低,下降幅度随多级温差发电器热端温度的升高而增大,随发电器级数的增加而减小。     

温差发电模型的热电性能数值计算和分析

为研究半导体温差发电器的热电性能,利用有限元分析方法分别对由4对、12对和126对p/n结构成的3种温差发电模型进行热电耦合仿真模拟。分析负载电阻、温差、p-n结对数不同时,温差发电模型内阻、开路电压、路端电压、回路电流、功率及效率的变化规律。结果表明:温差发电模型内阻仅随p-n结对数的增大而线性增大,不受其他条件影响;开路电压、路端电压和回路电流均随p-n结对数和温差的增加而增大;功率和效率均随温差的增加而增大,当负载电阻与内阻相等时,温差发电模型的功率和效率最大。当温差由128℃增至218℃时,3种模型的最大功率分别由0.15、0.46和5.7 W增至0.44、1.33和16.5 W,126对模型的最大效率由2.4%增至4%。     

船舶柴油机尾气热电装置热分析及结构设计

船舶柴油机具有能耗高,热效率低的特点,对尾气余热回收装置进行热分析和结构优化设计能有效提高余热回收效率.对基于温差发电的船舶柴油机余热回收装置进行热分析,提出余热回收装置的优化规律.选取工程中热电模块材质、船舶柴油机常见工况作为仿真物性,用热电模块冷热端温度差作为热电转换效率的指标.在船舶柴油机常见的温度和速度工况范围...     

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。     

一种新型高中温耦合温差发电系统

在环形高温温差发电系统的基础上,提出一种高中温耦合温差发电系统,数值研究不同燃烧器结构对系统性能的影响,获得经优化后的新型燃烧器结构。实验结果可验证模拟结果的正确性,新型高中温耦合温差发电系统发电功率明显高于单级高温发电系统,且其热电模块的温度分布更均匀,系统发电效率得到较大的提高。     

一种基于引射式预混燃烧器的新型高温温差发电系统

高温温差发电系统(TEG)由于在分布式能源和耦合热电提高系统效率等方面具有显著的特点而受到关注,但系统特性认识的缺乏阻碍了其发展与应用。为了优化燃烧过程及热端传热性能进而提高系统的发电效率,采用数值模拟的手段研究不同结构引射式预混燃烧器对系统性能的影响,获得优化的燃烧器结构。设计并搭建一种基于引射式预混燃烧器的新型高温温差发电实验台,实验结果证明模拟结果的正确性,经过燃烧器优化后的高温温差发电系统其热电(TE)模块热端温度更高、温度分布更均匀,系统的输出功率和发电效率得到较大的提高。     

温差发电技术及其一些应用

简要地介绍了温差发电的原理,热电材料方面的研究进展,并对这一技术的应用现状作了综述,指出作为利用热电转换材料将热能转化为电能的绿色发电技术,温差发电技术正引起越来越多的关注。     

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。将热离子热电转换系统作为高温热源,配合碱金属热电转换系统耦合发电,通过建立耦合发电系统数理模型,研究了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。计算结果表明：热离子-碱金属混合发电系统较热离子热电转换系统发电效率提高约6.00%,较碱金属热电转换系统发电效率提高约10.00%,为静态热电转换系统的效率优化提供了理论依据。     

半导体温差发电技术在铝电解槽中的应用研究

介绍了铝电解槽的结构与散热特点,通过计算侧部散热量及测试槽壁热流密度与温度,对温差发电技术在铝电解过程中的应用可行性进行研究。根据电解槽结构特点和温差发电的要求,设计加工温差发电装置,并在电解槽上进行现场实验,对发电装置的输出功率、热电转换效率进行测试计算。数据表明,温差发电在铝电解中应用是可行的,为铝电解过程的节能探索一条新途径。     

平面火焰微燃烧器及其温差热电转换系统

提出了一种厘米级别的平面火焰微燃烧器及其温差热电转换系统原理,即燃料氧化剂混合气相向穿过两块平行布置烧结多孔平板并在其表面形成稳定的火焰,实现燃烧器壁面温度远低于火焰温度的目的;进行燃烧器和微发电系统原型性能实验.在燃烧器烟气通道外壁面布置高导热系数薄匀热片能够有效改善热电模块热端温度场均匀性,从而提高系统安全性和输出性能.在燃烧燃料当量比(甲烷/空气)φ=0.6时,火焰温度高于800℃,壁面温度低于200℃,水冷条件下,商用碲化铋(Bi2Te3)热电模块热端150℃,系统可以获得8 V开路电压和1 W以上稳定输出功率,系统综合效率达1.6%.     

高温温差发电装置集热器结构数值仿真研究

设计了一种针对高温烟气的圆筒式温差发电装置,在装置中设置分流桶增强烟气侧的换热效果。利用Ansys Fluent软件对装置的温度场、速度场及排气压降进行仿真模拟,分析了不同分流桶的桶直径、端盖孔直径和分流孔直径对热电模块冷热端温度分布的影响。仿真结果表明：温差发电系统集热器通道中设置分流桶可以实现高效温差发电,分流桶端盖未开孔时装置的换热效果优于端盖开孔结构;适当减小分流孔直径或增大分流桶直径会提升热电模块的冷热端温差,分流孔直径为2 mm时的换热效果最优,分流桶直径过大会使热电模块温度分布及温差的均匀性降低;系统烟气压降会随着分流孔直径的增大或分流桶直径的减小而降低。     

温差发电技术及其在节能领域的应用

温差发电技术是利用热电转换材料直接将热能转化为电能的发电技术,具有无运动部件、体积小、重量轻、移动方便和可靠性高等特点,是绿色环保的发电方式。随着能源与环境问题的日益突出,温差发电技术在节能领域的应用日新月异,它是合理利用太阳能、地热能、海洋温差、余热和废热等热能转换为电能的有效方式。     

具有PCM的汽车尾气温差发电器的变工况模拟

以内燃机为动力的汽车尾气余热具有高度瞬变特性,而温差发电器(termoelectric generator,TEG)往往对温度的变化较为敏感,针对这一矛盾,在尾气管道和热电模块之间添加相变材料层以减缓尾气温度波动对热电模块性能的影响。通过模拟计算的方法,比较了变工况条件下,相变材料层的添加对热电模块热端平均温度、输出电压等因素的影响。结果表明,相变材料(phase change materia,PCM)的添加对热电模块热端温度波动起到了良好的缓冲作用,大大提高了TEG输出电压的稳定性。     

高效分段温差电单偶仿真设计

由于温差电材料的热电性能随着温度变化而变化,优值系数ZT也随之改变,导致不同温差电材料的只在某一温度区间有较高的效率,因此,分段温差电元件概念被提出,据此可以在很大程度上提高热电转换效率。本文建立了基于P型BiSbTe＼Zn4Sb3＼CeFe4Sb12、N型Bi2Te3＼GoSh3半导体分段温差电单偶模型异进行了ANSYS有限元分析。在对分段温差电元件长度比、截面比及负载电阻均进行优化后,得到在冷端温度为298K,热端温度为973K、873K、773K、673K时的理论转换效率分别为15．2％、13．8％、12．1％、10．6％。     

日开发性能最高的热电材料

据日本新闻媒介报道 ,日本通产省工业技术院大阪工业技术研究所最近开发出了热电转换效率超过 15%～ 2 0 %的Ｐ型热电氧化物的纤维状单结晶 ,这是目前世界上性能最高的热电材料 ,这种材料可通过连接高温部和低温部来提高发电功率。以往能产生高热电特性的材料均以合金为主 ,存在着温度在 4 0 0～ 80 0℃下容易发生氧化 ,熔化及带有毒性等问题。因此 ,业界特别希望能找到一种高性能的氧化物来代替合金。良好的热电材料要求具有高塞贝克系数、良好的导电性能以及不导热等性能。该研究所运用的方法是将氧化物交互层叠作为导电层和导磁层结构 ,…     

小型温差发电器性能影响因素研究

通过实验的方式测量了热空气流量、温度和冷却风速对半导体温差发电器性能的影响。研究结果表明:随着热空气流量的增加,热端换热效果增强,使得集热器温度升高,进而冷热源温差增大,热电模块的开路电压增加。随着热空气温度的升高,集热器的温度同时也在升高,此时冷热源温差增大,热电模块的开路电压增加。随着冷却风风速的增加,冷端换热器的换热效果增强同时也影响热端集热器的温度。     

非均质温差发电器的性能分析

建立非均质温差发电器(TEG)理论模型,考虑热电材料的非均质导热系数以及温差发电器与热源间的传热热阻的影响,分析非均质温差发电器的一般性能.讨论热电元件对数、热导率、高温热源温度对非均质温差发电器性能特性的影响.结果表明,相较于均质温差发电器,导热系数不均匀强度越大,非均质温差发电器的最大输出功率和最大效率越高;热电元...     

ZT值温度依存性对温差发电器热电性能的影响

为了评估热电材料ZT值温度依存性对热电发电器性能的影响,基于HZ-20商用热电材料的热物性参数,分别采用定物性与变物性的计算方法,对温差发电器在具有不同热源温度下的工作性能进行理论研究。研究结果表明,当采用定物性方法计算时(即不考虑ZT值温度依存性),输出功率及相应转换效率的计算值都较采用变物性计算时存在一定的偏差。当半导体热端温度低于定物性计算时采用的定性温度值时,偏差很小,但随着半导体热端温度的继续增加,偏差则越来越大,高热端温度下计算得到的计算偏差达30%左右。因此,热电材料ZT值温度依存性对温差发电器热电性能的影响不容忽视。     

电站锅炉受热面复合温差发电技术经济性研究

为进一步提高火电厂的发电效率,提出利用半导体温差发电技术将温差发电模块与电站锅炉受热面相结合的方法,并建立了锅炉受热面换热量和换热面积计算模型、锅炉受热面复合温差发电计算模型、温差发电输出功率计算模型以及经济性分析模型。结果表明:该方法的计算模型合理,复合温差发电技术作为一种新型节能技术,能够使火电厂总的发电效率提高约2.9%,具有较大的经济效益和项目投资可行性。