汽车尾气温差发电装置热端与消声器集成研究

提出一种将汽车尾气温差发电装置热端与消声器集成的设计方案,这种集成式结构不仅解决温差发电系统与汽车排气系统兼容性低的问题,而且提高了汽车底盘空间利用率和温差发电系统的比功率.基于传热学及流体动力学理论,利用STAR-CCM+软件计算得出集成式废热通道表面温度场和内部流体场,同时,耦合GT-POWER软件分析其结构的声学性能.根据集成式废热通道的热场仿真和声学分析结果,从汽车尾气温差发电装置和排气系统性能要求的角度,集成式废热通道满足高效的尾气温差发电器对热端的热场性能要求,并保持消声器的降噪特性,从而在理论上验证集成式废热通道设计的可行性.     

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.     

聚光太阳电池联合温差发电系统实验研究

设计并搭建一套小型聚光太阳电池联合背板温差发电系统,介绍了该系统的结构,推导了该系统输出功率的数学表达式,并在室外对其进行实验研究.结果表明：随着辐射强度的增强,太阳电池短路电流I_SC呈近似线性升高,高辐射强度下的增长率比低辐射强度时小;太阳电池的开路电压U_OC高于空冷对照组相对应的测量值,日平均高0.16 V,温差发电芯片的最大输出功率出现在辐射强度曲线的下行段,为0.52 W,一天的输出电量为2.9 W·h.     

太阳能辅助小温差热发电系统的初步研究

太阳能辅助小温差热发电系统以工业废热作为第一级热源、太阳能集热器作为第二级热源,循环工质在热源中蒸发并过热后,在汽轮机中膨胀做功,从而驱动电机发电.分析了该系统的工作原理和循环过程,并在理论分析的基础上,进行了系统的热力计算.理论计算结果表明:在循环工质为R717,循环工质蒸发侧相变温度为60℃,冷凝侧相变温度为27℃的条件下,此太阳能辅助小温差热发电系统的总的发电效率可达7.15%,表明该小温差发电装置具有较好的应用前景.     

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.     

温差发电过程仿真分析

为了能够更方便地研究温差发电过程,基于ANSYS软件建立了温差发电模型,并在验证该模型的基础上进行了相关分析。分析结果表明:温差发电模型需要考虑接触热阻和接触电阻的影响,否则该模型无法正确描述温差发电过程;电偶臂长度对温差发电过程有较大影响,在一定的外部条件下,电偶臂长度存在理想值,且在该理想值两侧发电器输出功率的变化规律与电偶臂长度变化规律相反。同时,根据实验对比结果可知该模型有较好的精度,可以用于后续分析。     

半导体温差发电在机车能量回收中的应用

利用半导体温差发电技术对电力机车冷却系统散热器中的废热进行回收,并将散热器中所含的低品位能源转化为电能储存在蓄电池中。通过对电力机车冷却系统余热的回收和转换及温差发电性能的分析,建立了温差发电系统模型;并针对温差发电系统的输出电压不稳定问题,设计了稳压电路;通过Matlab/Simulink仿真分析验证了设计的可行性,为此后的蓄电池组储能奠定了基础。     

人体温差发电性能研究及可穿戴设备应用

针对可穿戴电子设备存在电池体积大、质量重等问题,本文基于塞贝克效应的热电转换原理,设计了一套体积小、质量轻的供电装置。对不同型号温差发电模块进行特定工况下的性能测试实验,并对工况传热过程进行Fluent数值模拟,科学地验证了实验数据的准确性,总结出散热片优化的必要性。研究结果表明,该装置可利用人体与环境间温差,实现温差发电,并为可穿戴设备供电,对装置进行散热优化,进一步提高发电量。此外,通过对实验和数值模拟的分析,设计一款基于微型热管散热的智能手表发电装置,并在结构上对装置冷端进行传热优化设计,其最终输出功率可达0.3 W。该研究证明了温差发电模块应用于可穿戴领域的可行性。     

发动机尾气温差发电装置

为了对发动机尾气中蕴含的高温能量进行回收利用,对基于温差发电的发动机尾气温差发电装置进行试验。首先基于现有发动机台架试验系统增加温度、电压和电流测量系统,在此基础上,通过测量不同内部结构集热器表面温度和排气噪声的变化得到集热器内部结构对温差发电性能的影响规律,通过测量不同冷却方式下温差发电片两端温度以及输出电压和电流的变化,得到散热器冷却方式对温差发电性能的影响规律。结果表明,集热器内部结构采用中空结构时,不同位置表面温度差在6 ℃以内,有利于保持其表面温度的均匀性,有利于电能输出,但是对于降低噪声没有帮助;采用强制风冷方式有助于提高温差发电装置两端温差,相对于自然冷却方式温差大约可提高14 ℃,从而提升输出电能,但是由于风速的提升可以同时增加冷端和热端的表面换热效率,使得较多的热量扩散到环境中,从而产生当风速达到某一数值后温差不变的现象;相比于侧面冷却,正面冷却方式更具有优势,大约将温差发电器两端的温差提升15 ℃,但是只能冷却一面。     

温差电组件串并联连接的热阻解析模型

为了选择合适的温差电组件和外部换热器,根据非平衡态热力学理论和牛顿冷却定律,对温差电组件采用串并联连接方式的温差发电系统进行了研究,导出了系统输出功率的热阻解析模型,探讨了温差电组件总数量、并联组件数量、热电模块及其热端和冷端的热阻等对系统性能的影响.结果表明,系统电阻与负载电阻、热电模块热阻与其热端和冷端的热阻之间存在匹配关系,能使系统获得最大的输出功率;随着并联组件数量的增加,最大输出功率和回路电流得到了提高,但系统的输出电压却降低了.研究结果为温差发电系统的合理装配及性能优化提供了理论参考.     

热电腿几何位形对热电发电器性能的影响

热能可通过热电发电器(thermoelectric generator, TEG)直接转化为电能,提高TEG的性能是推进其广泛应用的关键。研究了热电腿几何位形对TEG性能的影响。采用了有限元方法求解热电耦合方程,在稳态的条件下,计算了采用长方形截面和梯形截面两种热电腿的TEG的性能。结果表明,采用长方形截面热电腿的TEG的输出功率(P_(out))比其他TEG的P_(out)相对高出28.1%。但其热电转化效率(η)处于较低水平,且比最大值相对低10.5%。     

热电元侧棱设计对热电器件性能影响

热电发电器件(thermoelectric generators, TEGs) 具有体积小、质量轻、无传动部件、无污染、可靠性高等优点。然而, 目前TEGs 的输出功率仍然较低。利用有限元方法研究了不同侧棱设计热电元对TEGs 的输出功率和转换效率的影响。并进一步研究不同侧棱设计的台状和倒台状热电元对TEGs 输出功率和转换效率的影响。结果表明, 柱状热电元的热电器件的输出功率高于梯台状热电元热电器件的输出功率, 但其转换效率却低于后者, 这是因为热量在梯台状热电元内部进行横向传导, 导致热量损失。热电元棱数增加后, 热电器件的输出功率有所提高, 这是因为热电元的棱数增加会降低热量横向传导所引起的损失。而这棱数增加提升热电器件输出功率的现象在热电元下上底面积差异较大时更明显。     

并联铁磁谐振电路的Volterra级数分析法

对于铁磁谐振电路，由于铁芯线圈非线性的存在，使得其定量分析非常困难。本文利用Ｖｏｌｔｅｒｒａ级数分析法定量分析并联铁磁谐振电路，不仅能分析并联铁磁谐振电路的基波谐振曲线和端口伏－安特性，而且能够定量分析外加正弦电压时，对应各阶Ｖｏｌｔｅｒｒａ核的各次谐波电流及铁芯线圈中各次谐波电流的总量，为分析含铁芯线圈的电路提供一种行之有效的方法。     

最大功率和效率条件下的热电器件性能优化

建立了热电器件的效率模型,讨论了常物性和变物性情况下及最大功率优化和最大效率优化条件下热电器件的效率变化,以及输入能量、冷端温度等对热电器件效率的影响.结果表明,变物性条件能更好地反映热电器件的实际工作情况.热电器件的效率与输入能量、材料物性、冷端温度及热、冷端温差有关,提高热电器件的输入能量、降低其冷端温度能提高热电器件的温差,从而提高热电器件的效率.     

通过强化热端吸热优化环状热电发电器件性能

热电发电器可以将热能直接转换为电能,被广泛应用于余热利用领域.针对环状热源,环状热电发电系统(ATE)具有更好的兼容性.然而,目前ATE输出功率和转换效率仍然比较低.影响其性能的主要原因之一是热端吸热较差.针对环状热电发电热端结构进行了优化设计,利用翅片强化热端吸热.运用标准的κ-ε方程和NK传热模型描述流体传热、耦合...     

RLC串并联稳态电路的MATLAB界面设计

运用科学数学软件MATLAB研究RLC稳态电路数值计算并利用界面使RLG稳态电路计算更简化、更直观.     

半导体致冷器在两级热串联下工作状态参数的计算机分析

应用两级热串联半导体致冷器于小型冰箱时，其工作状态参数（致冷量、功率、冷，热端温度、冰箱内温度等）的计算机分析方法及程序框图。将计算结果与实验结果进行了比较，结果是令人满意的。     

温差发电器件的结构优化与数值模拟

建立了温差发电器件的数学模型,通过理论分析与推导得到了经过优化后的热电臂尺寸结构使温差发电器达到最大转换效率。采用数值模拟方法比较了传统式和尺寸优化式温差发电器件的电学性能。结果表明:相对于传统式结构,尺寸优化式结构的输出电压、输出功和效率均会呈现出不同程度的提高;输出电压随外阻的增加而增加,输出功和转换效率随外阻的增加呈现出先增大后减小的趋势。     

光伏热电耦合器件中热电模块负载对整体性能的影响

搭建了包含恒温冷却装置的电学测试系统,测量了热电模块(TEG)负载不同电阻值时耦合器件中光伏电池(PV)及TEG两部分各自的输出变化,以探究负载电阻在光伏热电耦合系统整体工作状态中所起的作用。结果表明TEG负载不同电阻时,不仅TEG输出性能受到影响, PV及耦合器件整体输出性能也将随之发生变化。然而,这种影响将随着光强的提升而逐渐降低。     

热电发电器件的输出功率和效率的解析模型

建立了热电发电器件工作的一维模型,应用热力学理论分析了发电器件的输出功率和效率,并重点讨论了元器件热导及热端板、冷端板与元器件间的接触层热导对输出功率和效率的影响.结果表明,热电发电器件的输出功率和效率随热端接触层热导和冷端接触层热导的增加而增加,但增加的幅度越来越小;随元器件热导的减小而增加,且增加的幅度越来越大.所得结论对发电器的设计具有重要的指导意义.