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%。     

发动机排气管余热发电研究

本文介绍了一种发动机排气管余热发电方法,探讨了适用于该方法的发电装置.本体为管状结构,其管壁为热电转换器主体,中部为排气管路通道,外层设有低温冷却端,内壁设有高温吸热端,电流输出端子分别接低温冷却端和高温吸热端.将本发电装置的高温吸热端直接放入排气管内,使其充分吸收热量,同时车体、空气及发动机冷却水对热电转换器低温端进行冷却.利用车船发动机排气管800℃以上的高温和冷却端的低温进行温差发电,使能源再利用,节约能源.     

柴油机排气管恒温进气的内流场数值模拟

采用汽车尾气温差发电技术是一种合理有效的节能方法,而温差发电器件的安装位置将直接影响传热效果。根据柴油机排气管道的内流特点,建立流动模型,利用FLUENT软件进行了数值模拟,根据计算仿真的结果,通过对速度场、压力场、温度场和湍动能的计算值的分析,精确的指出了热量利用的最佳区域。     

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.     

凸起黑体辐射元件对锻压炉炉膛辐射换热的影响

开展了利用黑体凸起结构强化钢厂热锻压炉炉膛辐射传热的数值研究.采用Gambit软件设计出模拟炉膛段,利用Fluent软件对炉膛段内辐射传热过程进行了耦合数值模拟,获得了炉膛内烟气的流场、温度场以及锻钢表面辐射热流密度.分析了炉壁表面黑度以及不同凸起结构对辐射传热效果的影响规律.结果表明,提高炉膛内壁黑度以及加装凸起辐射元件对炉膛内辐射传热有显著的强化作用.通过Gambit模拟改变辐射元件的尺寸、形状,得到最佳的安装方案可以提高炉膛内烟气15%的辐射传热效率.     

铝泡沫和石墨泡沫强化石蜡相变传热的数值模拟

针对有机相变材料石蜡导热系数低的问题,通过添加多孔介质的方法以强化石蜡相变传热,并运用CFD软件对石蜡相变传热系统进行二维数值模拟.模拟结果表明:铝泡沫和石墨泡沫都能有效提高相变材料传热速率,铝泡沫的强化传热效果明显高于石墨泡沫的传热效果.随着孔隙率减小,多孔介质/石蜡复合材料的有效导热系数增大,传热速率加快,凝固需要的时间缩短.并且,孔隙率越小,经过相同凝固时间,装置内对应点温度越低.     

Bi2Te3纳米薄膜单轴拉伸的分子动力学模拟

Bi2Te3及其合金是目前室温附近发展最为成熟、性能最好的一类热电材料,在热电制冷及温差发电方面具有广阔的应用前景.具有纳米结构的Bi2Te3纳米薄膜材料是当前研究的热点,其力学性能是热电材料研究者较为关心的问题.依据Bi2Te3多体势函数利用分子动力学方法对Bi2Te3单晶块体沿c轴方向进行单轴拉伸模拟.拉伸之前对系统进行弛豫,考察了弛豫过程中系统能量、温度和初始应力的变化.根据原子构型发现在此方向上拉伸过程中薄膜沿着晶体中结合力较弱的Te1-Te1层断开.分析了拉伸过程中的应力-应变和能量变化曲线.模拟不同温度下的拉伸,研究了温度效应对其力学性能的影响.     

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...     

纳米热电材料研究(英文)

随着环境和能源问题日益突出,利用热电材料将废热直接转换为电能,对于降低人类对化石能源的依赖起着重要的作用.目前,热电材料已应用于生物电源、光电器件、深空探测等设施.对纳米结构的热电材料进行了阐述,分析了纳米热电材料的结构特点、制备方法、晶格热导、声子散射、超晶格、热电性能及影响因素.探讨了进一步开发新型纳米热电材料的发展方向.     

两级热电单偶输出性能的三维有限元分析

针对以往研究中热电单偶一维传热模型的不足,提出了一种新型的两级热电单偶,对传统热电单偶和两级热电单偶分别建立三维有限元模型,确定模型的温度,对流换热和电势边界面,设定合理的边界条件,在ANSYS Workbench环境中进行仿真分析.应用控制变量法,研究不同输入变量对两种热电单偶各自输出性能的影响并进行比较分析.结果表明:负载值大小影响输出电压和电流,当负载值小于某个临界值时,两级热电单偶的输出电压和电流优于传统热电单偶,而最大输出功率始终大于传统热电单偶.     

热管用于半导体致冷器的实验研究

本文作者为半导休致冷器设计了一种低温铝氨热管，并对其处于自然对流和强迫顺掠散热工况下的传热特性作了研究。半导体致冷器利用热管散热具有无可比拟的优点，目前的半导体致冷器的制造工艺条件，为其广泛应用带来光明的前景；本文指出：热管用于半导体致冷器的关键在于热管同电堆的耦合关系和结构设计。     

分离式热管换热器回收汽车尾气余热的试验研究

介绍了利用汽车尾气的分离式热管换热器装置的结构设计,研究了不同充液率时的热管壁温状况、充液率与热管传输功率的关系,分析了热管管内工质温度控制、热管暖气装置的安全性、强度以及换热效果.     

利用汽车尾气余热温差的热电转换技术

介绍了利用温差进行发电的原理、热电材料、温差发电装置结构等。重点探讨了汽车发动机尾气余热温差发电装置设计开发的具体步骤。该技术节约能源,绿色环保,应用前景广阔。     

基于ANSYS和FLUENT的内燃灶进排气管设计

针对传统燃气灶和吸油烟机存在的诸多弊端,本文基于ANSYS和FLUENT给出了内燃灶的结构原理,建立了内燃灶进排气管结构模型,并对进气管和排气管内的气体进行流场和温度场的仿真分析,仿真结果表明,在两个管内部的形状突变处和靠近进气口处,气体处于紊流状态,在管内靠近出气口处是比较稳定的层流状态。这种层流状态有利于气体流通,但不利于排气管内部高温气体与外部进行热交换,大量的热通过排气管排出室外,不利于废气余热再利用;同时,经分析,理论废气温度与实验数据存在较大的偏差,可见排气管中废气温度的变化与原理样机实验结果中废气温度的变化相吻合。该研究对废气余热利用和内燃灶功能的实现具有重要作用。     

热管换热器用于木纤维干燥余热回收的可行性分析

采用热管换热器回收木纤维干燥排气余热为实例,分析计算了回收纤维干燥排废气余热的经济效益。当排气温度为90℃,相对湿度为50%,流量为20 000 m3/h的废气流过热管换热器后,它可使纤维干燥的排气热损失每h减少541.53 kW,实际节能率10.32%。排气余热回收设备总投资预计约204万元,每年可节省标准煤1 152 t,减少煤耗费约92万元,扣除设备折旧费,维修费及运行费用等,投资回收期约3年,从而在理论上论证了采用此节能方案的可行性。     

水平埋管周围土壤温度场数值模拟研究

建立了应用于地源热泵系统的水平埋管的传热数学模型,并采用 ANSYS 软件模拟了埋深为 3 m 的水平埋管在冬夏运行工况下周围土壤的温度场变化。根据选取的特定时间比较了单管和双管水平埋管在相同工况下周围土壤温度场,得出各自的影响半径,为水平埋管换热器的埋设提供了参考。     

热管换热器在空调排风热回收中的应用

总结了目前用于空调系统排风热回收的热管换热器类型. 通过一些仿真模拟及实际案例,分析了影响热管换热器热回收效率的重要因素,包括热管工质的选择、管芯结构、热管尺寸及放置角度、工质充液率等内因,以及新回风进风温度、风量比、迎面风速等外部因素.     

热管真空灌装封装系统研制及参数优化

热管真空灌装封装技术是制作热管的关键技术。工业上运用广泛的方法是"沸腾排气法",但该方法存在质量控制精度差和真空度不足等缺陷。常见的热管封装技术为冷焊技术,但封装过程中容易导致真空破坏。针对这些不足,研制了一种热管真空灌装封装系统:利用真空泵使热管内部实现高真空,同时利用液压装置对热管实现封装;对系统灌装封装流程进行优化设计,基于MFC编制了远程控制程序;通过实验,对液压压力进行优化,得到了最佳运行参数。该系统克服了沸腾排气法和现有冷焊技术的不足,达到较好的生产效果。     

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。