辐射传热条件下的热电发电器性能

建立了辐射传热规律下的多单元热电发电器热力学模型。研究了其包含传热不可逆性时的性能,得到了其热端和冷端温度,以数值算例分析了装置输出功率和效率。结果表明,当热电单元数增加时,最大输出功率先增大后减小,最大效率下降。当热源温度增加时,功率和效率都增加,功率呈线性,效率则加速上升。     

热电子热机最大功率运行时的效率特性研究

基于单通道的热电子热机模型,导出了热机在中间运行模式和最大功率运行模式下输出功率和效率的解析表达式,系统分析了热机在这两种模式下的最大功率时的效率(EMP)特性,得到了EMP的一般特性关系曲线。获得了过滤器中心能量位置和能量宽度等设计参数对对EMP特性的影响特点;确定了该效率的取值界限和有效区间。所得结果对热离子和热电装置等实际电子热机系统的设计和运行具有理论指导意义。     

基于遗传算法优化的RBF-BP神经网络在光伏阵列MPPT的研究

为了高效地追踪光伏电池的发电输出功率,结合光伏电池输出非线性的特点,提出了一种基于遗传算法优化的RBF-BP组合神经网络,用于对光伏阵列最大功率点追踪(MPPT)。首先研究了光伏电池的输出特性,在此基础上提出了RBF-BP双隐层组合神经网络。为了更加准确地预测光伏电池最大功率点,进一步运用遗传算法对组合神经网络进行优化。将影响光伏电池输出的主要因素光照强度和温度作为神经网络的输入建立预测模型,通过MATLAB对该模型进行仿真。仿真结果表明,该系统具有追踪精度高、速率快、迭代次数少等优点,有效地提高了对光伏电池输出最大功率点追踪的精度和效率。     

质子交换膜燃料电池-四温位吸收式制冷机混合系统性能分析

建立质子交换膜燃料电池-四温位吸收式制冷机混合系统模型,该模型考虑包括燃料电池热力学和电化学不可逆性、吸收式制冷循环不可逆性在内的主要损失,导出系统总的输出功率和效率表达式,以及吸收式制冷循环的制冷量及制冷系数关系式。通过数值计算探讨混合电池系统的整体性能,分析不同运行工况参数对混合系统性能的影响规律,得出电流密度、输出功率、效率等重要参数的优化工作区间。系统对质子膜燃料电池的余热进行合理利用,使质子膜燃料电池混合系统总的输出功率以及效率都有了较大的提高。     

线性唯象传热条件下给定周期的内可逆热机最大功率输出时最优构型

对线性唯象传热条件下给定循环周期的内可逆热机最优构型进行研究,利用最优控制理论得出最大功率输出时热机的最优构型为六分支结构,其中包括两个等温分支和四个最大功率分支,而没有绝热分支.给出各分支过程的时间和热源及工质温度,求出最大功率输出和相应效率.通过计算可知随着高温热源温度的减小,最大功率分支过程时间减小,最大功率输出、所需输入能量和循环效率都减小.随着汽缸容积变化率的减小,最大功率分支过程时间增加,最大功率输出减小,所需输入能量增加,循环效率减小.随着热导率的减少,最大功率分支过程时间减小,最大功率输出和所需输入能量减小,循环效率增加.将所得结果与牛顿传热规律下的结果比较可知两种传热规律下的循环最优构型均由两个等温分支和四个最大功率分支组成,且均不包括绝热分支.两种传热规律下的两个等温分支的温度不同,四个最大功率分支的过程路径也不同.两种最优构型对应的各分支过程时间不相同,最大功率输出、所需输入能量和循环效率均不相同.     

汽车尾气温差发电装置中热电器件的试验研究

为了利用热电器件回收汽车尾气的废热进行发电,构建了一个可模拟汽车尾气温差发电装置的热电器件测试平台,测试了不同热源温度、冷源温度、安装压力以及相同冷热源温差而不同冷热源温度下国产某型Bi2Te3基低温热电器件的输出性能。结果表明,单个热电器件的输出性能与其安装压力和冷热源温差成正比,在相同冷热源温差条件下可适当降低冷源温度以提高其性能;随着冷热源温差增大,热电器件的最大功率所对应的输出电流明显增大;利用汽车发动机自身冷却系统中约90℃的冷却水对汽车尾气温差发电装置进行冷却时,当热端温度达到350℃的最大耐温值,安装压力大于57kPa时,单个热电器件的最大输出功率在3W以上。最后,基于该热电器件提出了汽车尾气温差发电装置的优化设计策略及其工作条件。     

车用液力传动装置的传热研究

分析了车辆液力传动装置中各项热源的发热机理和传热过程，建立了液力变矩器、行星变速箱及其它传动装置的传热仿真模型，用传热仿真程序计算了传动装置的功率损失、散热量与相关部件的温度。结果显示，采用该方法计算车辆液力传动系统的传热是可行的，建立的传热仿真模型具有较好的仿真精度，可以用于其它车辆液力机械传动系统的热工况研究。     

飞轮电池对风光互补发电系统电压波动的改善研究

在风光互补发电系统独立运行时,由于风速和光照强度的随机变化,风光发电单元的输出功率也会随之变化。负载功率也具有可变性,使得系统功率难以保持平衡,从而引起系统电压波动,影响电能质量。针对这一问题,该文将飞轮电池并联在系统的交流母线上,根据风光发电单元的输出功率和负载消耗功率的差值,采用双环控制策略控制飞轮电池的输出功率,实现系统功率平衡,达到抑制电压波动和改善电能质量的目的。最后对风光输出功率大于负载功率和风光输出功率小于负载功率这两种功率不平衡的情况进行了仿真分析,结果表明飞轮电池可以快速平衡系统的瞬时功率,稳定电压,满足电能质量的要求。     

热风高压试验装置温度跟踪保护控制系统设计与应用

针对热风试验装置釜体热应力和升降温效率之间矛盾,根据电热风传导传热特性,将热风加热装置的温度测控系统划分为釜内和釜壁2个控制回路独立、执行回路关联的双回路温控系统,采用釜内与釜壁遥控跟踪的控制方式,实现釜壁温度自动校正,使釜体应力保护在限定温度范围。在保证釜体安全的前提下,系统自动根据釜内试验目标温度,调节加热电源功率调整装置的输出功率,以最快速度按照试验要求对釜内试验介质温度进行精确控制,完成热风加热的高温高压试验。     

控制式差动无级调速装置的传动特性(续)

5 控制式差动无级调速装置输出机械特性的研究途径在解决了控制式差动无级调速装置的传动比计算和效率分析两个问题之后,它的输出机械特性问题也就可以解决了。设已知装置的输入功率 P_1和输入转速 n_1,装置的效率η、传动比 i,则它的输出功率 P_(?)和输出扭矩 T_(?)分别为     

光储微网系统孤岛运行控制策略研究

受光照、温度等自然条件影响,光伏发电输出功率具有较大的波动性。利用储能系统功率快速充放的特点,可以实现光储系统输出功率稳定。现对光伏电池及其变流装置进行建模分析,对不同储能电池及其PCS控制方法进行建模分析,并结合实际示范工程运行参数,建立了光储微网系统仿真模型,最终提出了适用于光储微网系统孤岛运行的控制策略。通过仿真分析,验证了所提出的控制策略可以维持光储微网功率平衡,保持系统稳定运行。该研究成果为示范工程进一步开展相关研究工作提供了理论指导。     

基于DC/DC变换的光伏系统最大功率跟踪系统仿真

光伏电池的输出功率受外界环境的影响,具有非线性特征,其最大值只存在于某一特定点.为了提高系统效率,有必要通过最大功率跟踪(MPPT)的控制方法来实现对其输出功率进行跟踪控制.在分析传统的干扰观察法的工作原理后,提出了自适应占空比观察法,克服了传统定步长跟踪算法的缺点.在光伏电池的输出伏安特性和数学模型基础上,通过Mat...     

微热管高精度测试系统的热源控制与温度采集

为实现微热管传热性能的准确评价,对其传热途径、热源的特性、功率控制等进行研究,建立了实验测试系统。首先,分析LED产热与结温变化规律,选择加热棒和陶瓷加热片作为阻性加热源。然后,利用源表对热源进行PID功率程控。最后,制作并校准特制热电偶,进行温度采集和数据处理。结果表明:加热棒、陶瓷加热片和大功率LED 3种热源的功率误差分别小于2、5、3 m W,特制热电偶误差小于1℃。相比直接通过恒定电压或电流控制功率的方法,PID功率控制方法的稳定性高、误差小;特制热电偶测温精度高、热惰性小。可为微热管的热性能评价提供可靠的测量基础。     

考虑运行条件的Elman网络丝杠驱动系统热误差建模

研究了建立滚珠丝杠副热误差模型的方法,以进一步提高半闭环丝杠驱动系统的定位精度。分析了滚珠丝杠副的热源和温度场的动态特性并考虑丝杠驱动系统运行条件提出了基于Elman神经网络的热误差建模方法。首先,根据滚珠丝杠副的结构特点,确定其内部热源及温度场分布特性。然后,基于丝杠温度分布函数,研究丝杠热变形与其内部热源之间的动态非线性函数关系。最后,综合考虑丝杠驱动系统运行条件对其热误差的影响,建立了基于Elman神经网络的热误差预测模型。实验结果表明,当丝杠驱动系统的运行条件较为复杂时,采用文中提出的预测模型得到的热变形估计残差为-3.1μm~2.4μm。结果显示:考虑运行条件的Elman神经网络比BP和Elman网络(仅考虑温升数据)具有更好的预测精度和鲁棒性,有较强的工程应用前景。     

同轴套管式深井换热器的换热性能分析

同轴套管式深井换热器是一种开采地热能的有效方式,为了提高其换热器的换热性能,采用有限体积分析方法,开展了同轴套管式深井换热器传热性能研究。通过建立近地热源区域的同轴套管式深井换热器三维传热模型,分析了入口流速、入口温度以及保温管距井底距离等关键因素对换热器采热功率的影响,结果表明:入口流速由0.1 m/s增加到1 m/s,采出温度降低了9.82 K,采热功率增加了7倍;入口温度从288 K增加到308 K,采出温度增加了13.61 K,采热功率下降了17.2%;距井底900 mm距离降低到 100 mm,采出温度增加1.91 K,采热功率增加了6.57%。     

压缩空气小型发电系统的性能分析

为了研究压缩空气小型发电系统的性能,首先搭建试验平台并对系统各部分建立数学模型,其次基于试验平台和MATLAB/Simulink软件对系统进行试验验证和仿真研究,验证了仿真模型的合理性。进而获得不同进气压力和转速工况下发电系统的输出功率和效率特性。结果表明：该系统的输出功率随着进气压力的增加而增加,当系统进气压力为0.7 MPa,膨胀机输出转速为3000 r/min时,随着输出电压的增大,系统的输出功率先增加后趋于稳定,最大输出功率可达5.98 kW;不同的输出功率对应的最佳发电效率不同,当输出功率为1 kW和5 kW时,系统的发电效率分别为63.2%和76.7%;当气罐容积为500 L,储气罐初始压力为6 MPa,进气压力为0.7 MPa时,系统至多可以满足5.98 kW的输出功率工作2209 s。     

传动装置密封环传热性能的建模研究

根据传动装置密封环的工作特点,确定密封环传热规律。以密封环、油膜和密封介质组成的传热系统为计算模型,以摩擦热为热源,研究密封环的传热特性,得到密封环导热计算的热边界条件及其计算方法,推导密封环温度分布的计算公式,通过解析建模与求解计算得到密封环的温度分布规律,研究诸因素对密封环传热性能的影响。结果表明,工作压力和转速的增加,密封环温度都呈线性增长,而内外径的温度增量却不相同。     

基于电热耦合模型和多参数约束的动力电池峰值功率预测

锂离子动力电池的峰值功率（State of power,SOP）直接影响电动汽车的加速爬坡性能以及回馈制动的能量回收能力,然而其不能直接测量,且准确估计十分困难。这源自于电池内部复杂的电化学特性,尤其是电池运行是一个电热特性相互耦合的过程,过高的充放电功率可能引起电池过热,进而导致电池寿命加速衰减甚至引发安全事故,因此,引入电池温度作为峰值功率的重要约束条件之一,综合电池温度、电压、荷电状态（State of charge,SOC）等多参数约束实现峰值功率预测。首先建立电池电热耦合模型,准确描述电池电、热动态特性;进而在多参数约束条件下预测电池峰值功率;最后,改进了电池热模型的参数辨识方法,并在不同温度环境和动态工况下试验验证电池建模和峰值功率预测方法的有效性,试验结果表明该方法可有效预测电池充放电功率,提高电池使用的安全性。     

热管式船舶烟气余热温差发电装置的设计与研究

本文设计并搭建了利用热管强化传热的船舶烟气余热温差发电实验装置,并选取三组热源温度(275℃、300℃和325℃)开展实验,验证了该装置的可行性,并得出热源温度是影响温差发电装置输出性能的主要因素,为节能减排提供了方法和依据。     

基于动态内热源特性的车用锂离子动力电池温度场仿真及试验

针对电动汽车动力电池在充放电工作过程中由于热量聚集而导致的温度场非均匀性问题,采用数值仿真与试验相结合的方法,基于电池内阻温升特性,考虑耦合正负极耳的热影响,建立生热速率的时变内热源模型,获得更加精确的电池温度场分布及其动态变化规律,并深入进行温度一致性分析。以某车用锂离子动力电池为样本,对电池单体及模块分别进行温升计算和三维温度场分析及相应的测试试验。结果表明:同一充/放电倍率下,放电温升明显大于充电温升,且电池最大温差随着倍率的增大而增大;电池的温升是一个随时间先增大后恒定的非线性变化过程,且随着放电倍率的增大电池温升速率越大;电池模块温度场并非电池单体温度场的简单叠加,且在相同充放电倍率下电池模块的热一致性不如电池单体。