锯齿错列肋片尾气换热器的热电性能优化

由于尾气传热性能差,尾气余热热电转换系统中常采用具有强化换热结构的尾气换热器,其中,锯齿错列肋片式是常见型式之一.但如何平衡传热性能和流动阻力实现对换热器内部结构和整体尺寸的优化,使得热电系统获得总的净输出功率最大,是值得研究的内容.但现有成果均是基于限定尺寸结构,对换热器局部尺度及热电性能进行分析,没有针对强化换热器的整体优化结构和最大净输出功率展开研究.建立基于汽车尾气余热回收的热电转换数值模型,结合场协同理论,分析锯齿错列肋片式尾气换热器内部肋片结构对热电功率的影响.此外,综合考虑传热性能与流动阻力的平衡,以热电转换最大净输出功率为优化目标,对热电模块结构进行优化,并获得热电系统的相应最优性能.研究结果表明,固定热电模块尺寸时,净输出功随肋片高度增加明显增加,但受肋宽影响较小;对热电模块尺寸进行优化时,肋高和肋宽的变化均对热电模块的最优尺寸产生较大影响,单位面积最大净输出功随肋宽增加而明显降低,但受肋高的影响较小.     

基于塞贝克效应的热电转换仪器的研制

针对工业废气热能利用问题,研制了一种基于塞贝克效应的半导体热电转换仪器。该仪器使用MSP430芯片作为主控核心,主要包括热电转换模块、温度控制模块、A/D转换模块、输出性能参数显示模块;在一定范围内设定温差,可以产生相应大小的电能且通过LCD1602实时显示出热电转换模块相应的输出电压值/电流值;并对采集的参数数据进行分析,得出了影响其输出性能的相关因素。实验结果表明:该仪器操作方便、测量精度高、热电转换现象明显。     

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。     

混合动力汽车热电转换装置的利用及技术分析

随着环境污染及能源短缺问题、节能减排及开发新能源成为社会关注的焦点。本文主要对发动机热电转换技术工作原理、热电材料、结构类型及发展历程几个方面进行简单的概述,介绍了混合动力汽车热电转换技术在发动机余热、排气管废气利用方面的应用及存在的一些问题。     

船舶柴油机排气管道热电转换系统设计及其性能分析

提出了一种应用于船舶柴油机排气管道上的嵌入式鳍片热电转换系统,并对其结构进行了新型设计;建立排气管道热电转换系统三维模型,分析废气管道中嵌入式热电模组在不同条件下的流场、温度场以及电场分布特性;搭建排气管道热电转换系统模拟试验装置,验证数值计算结果准确性。结果表明:数值计算结果与实验结果相吻合,最大发电功率误差均在5%以内,嵌入式鳍片模组的发电功率比无嵌入式鳍片模组的发电功率提升了约3.2倍;系统设计过程中,需同时考虑鳍片高度、鳍片数量与流场特性、泵功率、净发电功率之间的关系,使其达到最大发电量,该装置通过鳍片增加传热面积,降低热阻,进而提升热电模组发电性能。     

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。     

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。     

航空发动机引气转换装置建模仿真与改进设计

为解决某航空发动机引气转换装置转换不可靠问题,对装置进行受力与节流面分析,根据活门、壳体及弹簧参数在AMESim平台上构建模型。以发动机试车数据为算例进行计算,分析凸台尺寸及装置后节流面积对转换特性的影响。仿真结果表明,将凸台直径或装置后节流面积减小均有利于活门转换;由于改变装置后节流面积对润滑系统影响较大,通过将引气转换装置活门凸台直径减小2 mm,解决转换不可靠问题,经发动机整机试验验证有效。     

欧标铁路货车制动转换装置设计方法

欧洲标准铁路货车的制动系统中存在制动转换装置,制动系统设计时需要对转换装置中的连杆进行设计.针对转换装置中连杆设计困难的问题,提出了两种系统、精确且简单的设计方法,改变了以往设计周期长、精确度低的问题,方便设计人员对转换装置进行设计,减少了设计成本、缩短了产品开发周期.     

复合车辆行走系统转换装置的分析与研究

行走系统复合式车辆的研发迫在眉睫,而行走系统转换装置是行走系统复合式车辆的关键部分。介绍了4种复合车辆的行走系统转换装置,并详细分析了各转换装置的工作原理和转换技术,对拥有某转换装置的复合车辆及其特点进行了归纳,以期对复合车辆在国内的研究和开发提供借鉴。     

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。     

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...     

微型热电发电器的性能测试分析

按照微型热电发电器输出功率的理论模型，对内阻、塞贝克系数和热导率等热电性能参数在不同温度范围内进行了测量和拟合。实验测试了不同电偶臂对数、电偶臂高度以及不同冷热端温度时微型热电发电器的最大输出功率，结果表明：一定范围内的最大输出功率随电偶臂高度的减小而增大，对电偶臂高度面积的比值进行适当选取，可使最大输出功率达到最优值；一定范围内的最大输出功率随电偶臂对数的增多而增大；温差和平均温度达到一定值时，最大输出功率可得到最优。根据测试分析结果，研制了微小型热电转换装置。     

Analysis of a New Method for Measurement of Parameters of Real Thermoelectric Module Employed in Medical Cooler for Renal Hypothermia

Abstract

In the present study, a new method for searching all exit parameters of the thermoelectric module has been realized. The new method is based on measurement of thermo-emf of a working module and comparing the results obtained with those of classical methods. The new method is used for investigation of the values of parameters of a standard thermoelectric module of Melcor with production code of CP1.0-127-05L, used in medical coolers for renal hypothermia. The theoretical results calculated by the means of new and classical methods for the parameters of an actual thermoelectric module have been compared with the experimental results and the advantage of the new method in terms of approximation accuracy has been proven.     

基于温差发电的自动搅拌马克杯设计与实现

针对当前市场上销售的普通马克杯功能单一,带有电动搅拌功能的马克杯搅拌不均匀,能源损耗的情况,设计了一种基于温差发电的自动搅拌马克杯。采用温差发电作为供电来源,实现全自动搅拌,杯内温度可实时监测。设置杯内饮料的保温温度,具有操作人性化,界面友好,能源合理应用的特点。     

基于二分梯度法的汽车尾气发电最大功率跟踪算法

基于建立的汽车尾气热电发电实验系统,采用最小二乘法对热电输出功率与电压的数据进行了拟合,并针对已有开路电压比例系数法、干扰观测法等MPPT算法在热电发电系统中应用存在的不足,提出了基于二分梯度法的新型MPPT算法,并给出详细算法实现步骤。实验结果表明,采用二分梯度法的MPPT算法相比传统算法在跟踪精度和速度上有较大提升,其最大功率点跟踪精度达到98.7%,跟踪速度为120ms。     

Optimization of P-type poly-Si thermoelectric films design

In this study, a polycrystalline silicon (poly-Si) film layer for micro thermoelectric generators (TEGs) was optimized by using Taguchi methods. An experimental plan using an orthogonal array L₉ (3⁴) is described. The fabrication process of the thermoelectric poly-Si films layer is presented in detail. The P-type poly-Si films were fabricated on a tetra ethoxy silane (TEOS) layer with a supporting Si wafer. The thermoelectric properties, Seebeck coefficient and electrical conductivity were measured, including the transport properties such as the hall coefficient, hall mobility and carrier concentration. The design parameters were optimized based on the experimental results. Using the optimum values, a p-type poly-Si films layer was fabricated and its power factor was measured. The measured power factor was 541 μWm⁻¹K⁻², which was better than the predicted value of 221 μWm⁻1K⁻².     

塑料微流控芯片热压成形温度控制装置

采用聚合物如塑料等制作微流控芯片是拓展芯片应用,实现芯片产业化的关键。温度是塑料微流控芯片热压成形过程中的重要工艺参数。本文采用半导体热电致冷堆,设计了适合塑料芯片制作的温度控制装置;分析了升降温过程中所需的加热／制冷功率,并对升降温特性进行了研究;设计了半导体热电致冷堆供电电源装置。对温度控制装置的升／降温及温度控制精度进行了实验,并给出了实验结果。