发动机尾气温差发电装置温度控制系统设计

发动机尾气蕴含很高的能量,采用温差发电技术进行能量回收是一种有效的方法,但是由于市售温差发电片耐高温程度有限,而发动机尾气温度较高,所以无法直接将市售温差发电片直接应用于发动机尾气能量回收.为此,需要通过在尾气系统中增加旁通阀的方式实现温差发电片表面温度的控制.首先,在温差发电片表面布置热电偶测取其表面温度,然后设计单片机系统根据设定温度通过PWM方式来控制旁通阀的开度,从而实现温差发电片表面温度的控制.经实验验证,该系统能够较好地控制温差发电片的表面温度且有较高的精度.     

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。     

温差发电元件串并联性能实验

为降低数据机房的能源消耗,研究了温差发电技术回收利用数据机房低温余热的装置设计,并通过搭建的小型温差发电模拟装置进行了实验研究,得到了不同数目温差发电片的热电模块在不同温差下的短路电流、开路电压和负载功率的实验数据。分析结果表明:温差发电片按串联、并联方式连接的短路电流和开路电压均随温度差和连接温差发电片数目的增加而增加;低温差条件下,所设计的小型温差发电模拟装置不考虑接触热阻时,热电模块的内阻为100左右;10~20℃的温差可以作为数据机房用于回收利用低温废热的温差发电装置工作温度。     

解冻冷源温差发电模拟实验装置的设计与开发

针对冷冻产品化冻过程中所产生的冷能回收利用问题,开发了一款基于温差发电的解冻水冷能回收利用装置,完成了测量显示系统、温差发电系统和解冻水模拟系统的组建,并以之为平台进行了实验研究。实验结果表明:利用解冻水可以实现温差发电,提供了一种新能源发电系统,具有一定的应用前景,但未解决温差发电片自身导热造成的两端温差较小的问题,实际应用中可以考虑利用风进行热端的能量交换。     

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。     

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。     

基于温差发电的锂电池充电装置的设计与实现

针对工业高温旋转环境下对温度采集仪器的供电比较困难的问题,该文设计了利用温差发电产生的电能作为能量的一种锂离子电池充电装置。分析了温差发电模块的输出电压／输出功率与温差的关系,然后根据温差发电模块输出电压不稳定的特点,设计了稳压电路,并用BQ2057W芯片实现对锂离子电池的智能充电管理。实验结果显示,该装置能够实现对电能的良好管理。     

汽车尾气蒸汽涡轮转化系统设计与分析

设计开发了一种汽车尾气蒸汽涡轮转化系统,其能够充分利用汽车发动机冷却系统中的冷却水和排气系统中废气的热量,实现燃烧热量的回收再利用。该系统主要由热水传送子系统、涡轮转换子系统、储能子系统、蒸汽传送子系统和换热装置子系统等构成。对该系统的主要构成和布置方式进行了研究,开发了适用于1.5 L发动机的汽车尾气蒸汽涡轮转化系统实物模型,并对影响热能转化效率的关键子系统,即涡轮转换子系统进行了试验测试。测试结果表明,该系统能够回收一定的能量,从而提高发动机燃料利用率。     

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.     

太阳能温差发电系统的性能

建立太阳能温差发电系统的数学模型,利用温差发电技术将太阳能直接转化为电能.考虑冷却系统的功耗,分析聚焦倍率以及冷却水流量对太阳能温差发电系统的净输出功率与净发电效率的影响.结果表明,存在最优的冷却水流量及最优的聚焦倍率,使得系统发电性能最大,最大净输出功率与净发电效率分别为15.86 W和5.61%;对温差发电器热端进行必要的保温,能够提高系统的发电性能.     

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.     

增压柴油机余热利用涡轮发电系统研究

设计了涡轮发电系统,采用涡轮发电系统与废气涡轮增压器并联联合工作。首先基于GT-POWER软件搭建增压柴油机仿真模型,对仿真模型在各工况点下进行废气能量计算,验证发动机余热利用的潜力;然后增加动力涡轮模型,对比前后模型的废气能量。仿真结果表明,加动力涡轮能量回收系统后,发动机废气总能减少了6.44%,联式涡轮发电系统提高了增压柴油机的燃烧效果和排放水平。     

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%。     

能量梯级利用型温差发电系统的动态特性研究

为了增强对温差发电系统的动态特性的认识,提高系统级发电效率,从而拓展温差发电技术在分布式能源以及耦合常规热源发电方面的应用前景,针对一种能量梯级利用型温差发电系统进行数学建模及仿真计算,并据此搭建了实验台.实验与仿真计算的结果证明,温差发电系统的数学模型能够较好地反映系统的动态性能,且合理地布置高、中、低温温差发电模块能够有效地实现对热源的梯级利用,系统级发电功率及发电效率可分别达到393.33 W和7.05%.     

基于HIL的余热蓄热装置对车辆燃油经济性的影响

设计了一种相变蓄热装置,利用物质在相变过程中释放或吸收能量的原理,进行能量的储存或释放,以此来回收发动机尾气余热.并分析了不同行驶工况和工作条件下蓄热装置的工作特性.通过HIL(硬件在环)车辆实时测试平台分析了不同冷却水温度下热车过程车辆瞬时燃油特性,蓄热装置质量对不同整备质量车型综合油耗的影响以及蓄热装置对车辆燃油特性的综合影响,可知相变蓄热装置的应用可提高汽车的燃油经济性,对汽车尾气余热利用提出了一种新途径.     

泵驱动回路热管能量回收装置的工作特性

为了有效利用公共建筑空调系统排风的能量,降低新风处理能耗,设计出一种泵驱动回路热管能量回收装置.搭建实验系统,讨论该装置在8种运行工况、3种不同工质下的工作特性,分析工况和工质对其换热量、温度效率和性能系数等参数的影响.结果表明：该装置能够满足公共建筑换气能量回收的要求,具有显著的节能效果.室内外温差增大对其换热量和性能系数有利,对温度效率不利.该装置夏季工况的性能系数可达11.07,冬季工况的性能系数可达23.82;以R32为工质时,该装置的性能优于R22和R152a.     

液压混合动力挖掘机能量再生控制研究

针对挖掘机耗油高、排放差等问题,通过分析挖掘机工况特征及发动机输出扭矩的波动情况,结合能量再生系统功率密度大的特点,提出将液压混合动力以并联方式配置在挖掘机上代替传统单一动力源的新型节能方法.该方法通过吸收发动机多余功率、回转装置的惯性能和动臂处的重物势能达到节能目地,对不同的能量回收装置控制方式进行了分析,设计了基于智能PID的转矩和转速控制算法,并通过仿真和模拟实验平台验证了算法对提高系统控制性能的有效性和适用性.研究结果表明,采用该方法可平均发动机的功率,高效回收系统能量.     

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.     

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。     

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.