水冷式小空间热电制冷器结构设计与性能分析

基于一种不依赖模块规格型号和换热设备几何参数的热电制冷系统分析方法,建立了热电制冷装置有限时间热力学分析模型。针对水冷式小空间热电制冷器的基本结构,构建了一个由8个商用热电制冷片组成的小型热电制冷器,分析了工作电流、填充系数等对制冷性能的影响,与空冷式热电制冷器性能进行了比较,分析了传热条件对装置性能的影响,所得结果可为水冷式小空间热电制冷器的设计与运行提供参考。     

两级热电热泵的有限时间热力学分析

建立了考虑外部传热影响的两级半导体热电热泵模型，用有限时间热力学对牛顿传热规律下两级半导体热电热泵的性能进行分析，导出了供热率、供热系数与工作电流的一般关系式，得到了热电单元数的最优分配，并分析了多种因素对其性能的影响。     

两级热电热机的有限时间热力学分析

建立了考虑外部传热影响的两级半导体热电热机模型,用有限时间热力学对牛顿传热规律下两级半导体热电热机的性能进行分析,导出了功率、效率与工作电流的一般关系式,得到了两侧换热器的最优面积分配和热电单元数的最优分配,并分析了多种因素对其性能的影响。     

不可逆半导体固态热离子制冷器性能分析和优化

建立了考虑外部有限速率传热过程和热源间热漏的不可逆半导体固态热离子制冷器模型,基于非平衡热力学和有限时间热力学理论导出了热离子制冷器的制冷率和制冷系数的表达式;对比分析了不可逆热离子制冷器与可逆热离子制冷器的发射电流密度特性、电极温度特性以及制冷系数特性;研究了不可逆系统的制冷率与制冷系数最优性能,得到了制冷率和制冷系数的最优运行区间;通过数值计算,详细讨论了外部传热以及内部导热、热源间热漏损失、热源温度、外加电压、半导体材料势垒等设计参数对热离子装置性能的影响。在总传热面积一定的条件下,进一步优化了高、低温侧换热器的面积分配以获得最佳的制冷率和制冷系数特性。结果表明,由于存在内部和外部的不可逆性,热离子装置的发射电流密度及制冷系数都会明显降低;不可逆半导体固态热离子制冷器的制冷率与制冷系数特性呈扭叶型;合理地选外加电压、势垒等参数,可以使制冷器设计于最大制冷率或最大制冷系数的状态。     

两级半导体制冷性能优化设计

在半导体制冷单元制冷基本公式的基础上,按照最大制冷系数的设计方法,得到了两级半导体制冷电堆中间温度的计算公式。根据建立的模型,对制冷单元的尺寸进行了优化设计,给出了级间元件个数比的最优分配,并分析了相应的影响因素。本文所得的结果对多级半导体制冷的优化设计具有一定的理论意义。     

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。     

线性唯象传热定律下不可逆四热源制冷循环最优性能

在恒温热源内可逆四热源吸收式制冷循环的基础上，考虑环境热源到制冷空间的热漏、工质的内部耗散以及工质与外部热源问的热阻损失，建立传热服从线性唯象定律的不可逆吸收式制冷循环的模型，导出循环的制冷率和制冷系数的基本优化关系、最大制冷系数及相应的制冷率和最大制冷率及相应的制冷系数，给出了最佳换热面积，并通过数值计算分析了设计参数对循环的制冷率、制冷系数的影响。所得结果对实际吸收式制冷机的设计和运行有一定的指导意义。     

基于热电制冷的车用太阳能空调系统CSCD

本工作研究了基于热电制冷的车用太阳能空调系统,该系统通过太阳能板独立供电并对模拟车厢空间温度进行调节。试验系统包括太阳能板、锂电池等供能装置及由热电制冷片所组成的空调制冷系统,电池模组采用1×4方形磷酸铁锂电池串联组成,模拟箱体尺寸为400 mm×400 mm×400 mm,内置6个温度传感器进行气温测量,侧壁安置热电偶和热流计以测量壁面温度和通过壁面的热流量。试验研究了太阳能空调的制冷性能,获得了在热电制冷片串联和并联连接情形下箱体的降温曲线,实时测量试验箱体内的热流量,分析了热电制冷片的制冷工作效率及其计算方法。结果表明,环境温度为27℃,两块热电制冷片串联情形下持续工作30 min,密闭箱体内平均温度可降至18.3℃,平均制冷系数为1.03,有效制冷系数为0.79(排除壁面热流量);在两块热电制冷片并联时,密闭箱体内平均温度可降至16.7℃,平均制冷系数为0.38,有效制冷系数为0.28 (排除壁面热流量)。     

一个高效的两级吸收式制冷新循环

根据两级吸收式制冷循环本身的特点提出了一种新的两级吸收式制冷循环。研究结果表明:新循环比传统循环具有更高的效率和更低的吸收器负荷,而且在相同的蒸发温度时,发生终了温度越低,新循环相对传统循环COP的提高幅度以及吸收器负荷的减少幅度越大;相同发生终了温度时,蒸发温度越低,新循环相对传统循环的COP提高幅度以及吸收器负荷的减少幅度越大。     

太阳能两级喷射式制冷系统性能的分析

在特定工况下对太阳能两级喷射式制冷系统进行了分析,计算了系统中各个设备的损失,讨论了发生温度和蒸发温度的变化对制冷子系统中各个设备的损失的影响。结果表明,太阳能集热器的损失最大,为47.67%;其次为冷凝器,损失为21.15%。在冷凝温度、蒸发温度条件一定的情况下,系统存在一个最佳的发生温度使得系统的总损失最小。     

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...     

中冷回热布雷顿热电联产装置的火用性能分析

建立了恒温热源内可逆中冷回热布雷顿热电联产装置模型,基于火用分析的观点,用有限时间热力学理论和方法研究了装置的性能,导出了无量纲火用输出率和火用效率的解析式。讨论了总压比给定和总压比变化两种情形,优化了中间压比和总压比,通过数值计算分析了回热度、中冷度和高温侧热源温度与环境温度之比等参数对装置一般性能和最优性能的影响,研究了火用输出率和火用效率之间的关系,其特性关系为扭叶型。最后发现分别存在最佳的用户侧温度使火用输出率和火用效率取得双重最大值。     

热电(冷)联产系统的优化性能

依据有限时间热力学原理导出了不可逆热电联产和热电(冷)联产系统在系统最大火用输出时的基本优化关系,确定了热电(冷)联产系统优化参数和优化构形选取范围,得到了供热(制冷)和发电间的匹配优化特性,通过数值算例得出不同参数对系统性能影响的规律。所得结论可为热电(冷)联产系统的优化设计和最佳工况选择等提供理论依据。     

半透明晶体硅光伏热电制冷辐射窗的性能分析

针对一种新型半透明光伏-热电制冷辐射窗（STPV-TE-RCW）,通过实验和数值模拟方法对其热电性能进行研究,建立STPV-TE-RCW计算模型,验证其准确性,并针对STPV-TE-RCW中的热电模块不同排列形式、辐射板尺寸、散热形式等进行优化分析。在考虑结构自身发电量与耗电量关系的基础上,通过分析制冷系统COP和耗电量,认为5块热电片串联2个支路并联的热电模块排列形式,高度为1 m的辐射板尺寸和强制对流的散热形式效果更好,在这种情况下,STPV-TE-RCW的耗电量与发电量之比为0.83,制冷量能承担该结构产生的60%冷负荷,辐射铝板提供的制冷量为63.4 W/m²,热电模块的COP为1.41。     

开式回热燃气轮机热电冷联产装置性能优化

建立了考虑压降的开式回热燃气轮机热电冷联产装置的有限时间热力学模型,导出了各个部件的相对压降和各个热流率与压气机进口相对压降的关系式,以第一定律效率、[火用]输出率、[火用]效率和利润率为目标,在无燃料消耗和装置尺寸约束下,通过数值计算发现分别存在最佳的压气机进口相对压降使[火用]输出率和利润率取得最优值,进一步优化压比,得到了最大[火用]输出率和利润率,分别存在最佳的供热温度使最大[火用]输出率和利润率取得双重最大值,以利润率为设计目标能够减小装置的尺寸.在燃料消耗和装置尺寸约束下,优化了压气机进口相对压降,得到了最优效率,同时各部件流通面积分配也得到了优化.回热能够增大装置的利润率和效率.     

高炉余能余热驱动的不可逆闭式布雷顿热电冷联产装置火用性能分析

用有限时间热力学理论建立了由一个高炉余能余热驱动的不可逆闭式布雷顿循环和一个内可逆四热源吸收式制冷循环组成的热电冷联产循环模型,导出了其火用输出率和火用效率的表达式。利用数值计算方法,分析了循环各参数对火用输出率和火用效率与压比关系的影响,比较了最大火用输出率和最大火用效率性能,给出了实际热电冷联产装置设计和运行的建议。     

热阻和非理想回热对铁电埃里克森制冷循环的(火用)经济优化性能的影响

应用有限时间炯分析法,研究热阻和非理想回热对铁电埃里克森制冷循环的炯经济优化性能的影响。基于铁电晶体的热力学特性,考虑线性传热规律,得到铁电埃里克森制冷循环的基本优化关系及其他性能参数,所得结论可为铁电埃里克森制冷循环的优化设计和性能改善提供些指导。     

恒温热源不可逆中冷回热布雷顿热电联产装置的火用经济性能优化

用有限时间热力学理论和方法研究了恒温热源不可逆中冷回热布雷顿热电联产装置的火用经济性能,导出了无量纲利润率和火用效率的解析式.以利润率和火用效率为目标,通过数值计算对热导率的分配、中间压比的选取进行了优化.得到了最大利润率和火用效率.进一步对总压比进行优化,得到了双重最大利润率,但火用效率不存在双重最大值.详细分析了设...     

实际回热式布雷顿热电联产装置的火用经济性能——I.循环模型与参数分析

应用有限时间热力学方法,研究了恒温热源条件下实际回热式布雷顿热电联产装置的火用经济性能,导出了利润率及火用效率解析式.利用数值计算方法,分析了各种设计参数对联产装置性能的影响.     

基于有限活塞速度的不可逆Otto循环性能分析

利用有限时间热力学理论,考虑有限活塞速度带来的不可逆性,建立了一个不可逆往复式Otto循环模型,通过数值计算,得到了压缩比和活塞速度与循环净功率、热效率、生态学函数、生态学性能系数之间的特性关系。结果表明:循环P-γ、η-γ、E-γ、ECOP-γ的关系曲线均呈抛物线型,P-η、E-η的关系曲线均呈扭叶型;随着活塞速度的增加,循环各性能参数均增加,且循环各性能参数取最大值时对应的压缩比也增加。