热电发电机驱动热电热泵联合循环热力学分析

建立了新型的热电发电机驱动热电热泵联合循环模型,基于非平衡热力学理论,对装置性能进行分析,导出了供热率、无量纲供热率和供热系数与热电单元比等参数的解析式,研究了该型装置最大供热率和最大供热系数对应的最优工作电流和最优热电单元分配,分析了发电机高温热源温度、热泵供热空间温度等对装置供热率、供热系数、最优工作电流和最优热电单元分配的影响,并给出了不同发电机热源温度下,供热系数与无量纲供热率的关系曲线.     

汤姆逊效应对热电发电机驱动热电制冷机装置性能的影响

建立了包含汤姆逊效应的热电发电机驱动热电制冷机(TEG-TEC)装置热力学模型,运用非平衡热力学理论和数值计算方法进行了性能分析,对比考虑和不考虑汤姆逊效应2种情况,分析了汤姆逊效应对装置性能的影响。结果表明,汤姆逊效应使TEG-TEC装置性能降低,且降低幅度随热电发电机高温热源温度或制冷空间温度升高而减小。当热电发电机热节点温度和热电制冷机冷节点温度分别取450K和285K,热电单元比取0.5时,汤姆逊效应使制冷率降低29.98%,使制冷系数降低23.02%,使极限制冷温差降低11.35%。考虑到汤姆逊效应的影响,应当将有限数量的热电单元适当多地分配到热电发电机中。文中结论为实际TEG-TEC装置的设计和运行提供了理论指导。     

单级热电发电机有效功率性能分析和优化

在已有文献建立的单级多单元热电发电机模型基础上,运用有限时间热力学理论,研究热电发电机有效功率最优性能,推导出有效功率表达式.通过数值计算,比较最大有效功率和最大功率条件下,热电发电机的效率,分析热电单元数和高温热源温度对热电发电机有效功率性能的影响.结果表明,最大有效功率下的效率高于最大功率下的效率;热电单元数和高温...     

高炉余能余热驱动的内可逆闭式布雷顿热电冷联产装置火用经济性能分析

用有限时间热力学理论研究恒温热源条件下由一个内可逆闭式布雷顿热机循环和一个内可逆四热源吸收式制冷循环组成的高炉余能余热驱动的热电冷联产装置的火用经济性能,导出热电冷联产装置的利润率和火用效率与压气机压比的关系。利用数值计算,分析热电比和吸收式制冷循环总放热量在吸收器和冷凝器之间的分配率对利润率与火用效率关系的影响,并研究联产装置各种参数对最大利润率及相应火用效率特性的影响。     

船舶柴油机废气余热驱动热电发电性能研究

针对船舶柴油机废气余热的特点,建立了空冷式柴油机废气余热驱动两级热电发电装置的有限时间热力学模型,获得了热阻分布和温度分布特征,在变温热源条件下,分析了热源参数、模块系数等对装置单位面积发电量、热电转换效率的影响。结果表明:对于350°C的柴油机废气,利用热电发电技术处理后下降约30℃/m,单位面积最大发电量为0.65k W。     

基于热管散热的串联式两级热电制冷器制冷性能综合分析

针对基于热管散热的串联式两级热电制冷器,建立了有限时间热力学模型。通过热阻分析的方法建立了热电制冷器的一维热阻网络图并给出了冷热端热阻的具体计算方法。以制冷率、制冷系数、热力学完善度和极限制冷温差为性能指标,用数值算例的方法研究了工作电流、热电单元分配比、热电单元横截面积、热电单元长度、热管几何参数(冷凝段长度和管芯厚度)和制冷温差等关键参数对热电制冷器综合性能的影响规律。     

多级热电发电机特性分析与性能优化

基于非平衡热力学理论,建立多级热电发电机的数值分析模型,以数值算例分析其各级热电单元数相同时的基本输出特性,并在热电单元总数一定的约束下,分别以功率和效率为优化目标,优化热电单元在各级间的配置和工作电流。各级热电单元数相同时,一定工作电流下,由高温侧至低温侧,各级温差呈等差递增分布,功率和效率依次增大,分别存在两个最优工作电流对应最大功率和最大效率。当工作温差和Seebeck系数较小时,各级单元数相同可获得最大功率;当温差或Seebeck系数较大时,热电单元数由高温侧至低温侧依次增大且呈等差分布可获得最大功率;对热电发电机各级配置相等数目的热电单元可获得最大效率。     

生物质燃料温差发电机的实验研究

为解决无电区域和紧急条件下的供电问题,设计了一种生物质燃料温差发电机,详细测试了其启动性能、功率负载特性、动态响应特性、热电转换效率、烟气排放特性和温度场分布特性。温差发电机尺寸为684 mm×492 mm×450 mm,重量为14.0 kg,可自供电散热和鼓风,其余电能可稳压对外输出。实验发现,温差发电机输出功率随外部负载的减小而增大,但是过小的外部负载将导致温差发电机工作不稳定。当温差发电机正常工作时,接入外部负载后其各个输出参数可在数秒内稳定。当外部负载为5.5Ω时,总发电功率达到最大值,为37.8 W,功率重量比为2.7 W/kg;经过直流稳压器将输出电压稳定为12 V后可对外净输出功率25.4 W,系统的热电转换效率为2.6%,与理论估算值基本一致。此外,建立了一个温差发电机的理论模型,分析了温差发电模块内部的温度分布和预测了整个温差发电机的发电性能,与实验结果一致。     

基于单层MNCl(M=Zr,Hf)的温差发电模型仿真分析

在研究单层ZrNCl和HfNCl材料热电性能的基础上,搭建温差发电模型,研究不同规格温差发电模块的输出性能,然后与其他学者研究的温差发电模型及热电材料的热电转换效率进行对比分析.结果表明:在低温区和中温区,单层ZrNCl的热电转换效率更高.温差发电模块的输出功率随温差发电模块横截面积和热电单元对数的增大而增大.单层Zr...     

基于某百千瓦级微型燃气轮机的HAT循环热力系统设计与分析

为了研究基于微型燃气轮机的湿空气透平(humid air turbine, HAT)循环用于热电联供的热力性能,建立了某百千瓦级回热循环微型燃气轮机及其HAT循环的热力性能模型,优化了循环参数,分析了压损与换热温差对循环效率的影响,并对HAT循环热电联供效率与回热循环进行了比较分析。研究表明基于回热循环微型燃气轮机构建的HAT循环折合发电效率可以达到29.66%,比回热循环提高4.28个百分点。HAT循环的热电比范围为0～2.8,回热循环的热电比范围为0～2.4。当热电比为0～1.6时,HAT循环热电联供效率高于回热循环;当热电比为1.6～2.4时,回热循环效率高于HAT循环。本研究为HAT循环热电联供系统的设计与应用提供参考。