本文關(guān)鍵詞：半導(dǎo)體溫差發(fā)電系統(tǒng)及其性能研究

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【摘要】：“十三五”時(shí)期,我國能源發(fā)展戰(zhàn)略也從量的增長(zhǎng)轉(zhuǎn)向質(zhì)的提升,而發(fā)展綠色、可再生能源以及提高能源的有效利用是全面提高能源質(zhì)量的有效保障和主要技術(shù)手段。半導(dǎo)體溫差發(fā)電技術(shù)是一種將低品位熱能直接轉(zhuǎn)換成為高品質(zhì)電能的有效方法,具有無噪音、壽命長(zhǎng)、綠色環(huán)保等特點(diǎn),因此半導(dǎo)體溫差發(fā)電系統(tǒng)在低品位能源方面的關(guān)鍵技術(shù)研究具有重要意義。本文根據(jù)我國低品位熱源的產(chǎn)生特點(diǎn)和利用現(xiàn)狀,采用數(shù)值仿真與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法對(duì)半導(dǎo)體溫差發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行性能分析與測(cè)試,重點(diǎn)討論溫差發(fā)電組件的分析模型、基板對(duì)組件傳熱特性以及在輸出特性方面的影響；同時(shí),考慮熱電單元之間空隙的空氣流動(dòng)傳熱問題,建立接近實(shí)際工況的數(shù)值模型,探究熱電單元的結(jié)構(gòu)、尺寸等因素對(duì)溫差發(fā)電組件性能的影響,并比較不同散熱外場(chǎng)對(duì)溫差發(fā)電系統(tǒng)輸出功率、轉(zhuǎn)換效率的影響。本研究對(duì)全面提升半導(dǎo)體溫差發(fā)電系統(tǒng)的性能和應(yīng)用將產(chǎn)生一定的影響。本課題的主要內(nèi)容如下：1.采用熱阻網(wǎng)絡(luò)分析、對(duì)比分析和實(shí)驗(yàn)測(cè)試的方法,對(duì)半導(dǎo)體溫差發(fā)電組件冷端采用強(qiáng)制空氣冷卻和強(qiáng)制液體冷卻下各部分熱阻的分布,以及對(duì)組件熱流密度、輸出功率、輸出電壓的影響。針對(duì)熱源的性質(zhì)(恒熱流密度和恒溫)、使用環(huán)境以及負(fù)載特性的需求；并結(jié)合工程的經(jīng)濟(jì)性而設(shè)計(jì)合適的溫差發(fā)電組件結(jié)構(gòu)以及溫差發(fā)電系統(tǒng)的散熱外場(chǎng),為進(jìn)一步優(yōu)化半導(dǎo)體溫差發(fā)電系統(tǒng)各部分熱阻奠定理論基礎(chǔ)。2.為分析溫差發(fā)電組件性能,提出一種新型的半導(dǎo)體溫差發(fā)電模型。在溫差發(fā)電過程的數(shù)值模擬中考慮熱電單元之間封閉腔體內(nèi)空氣傳熱的影響。同時(shí)基于有限元法數(shù)值計(jì)算方法,利用ANSYS數(shù)值仿真軟件對(duì)不同電臂對(duì)數(shù)和不同型號(hào)溫差發(fā)電模型的溫度場(chǎng)、電壓場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值仿真計(jì)算,并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行三維穩(wěn)態(tài)分析。對(duì)比三種不同橫截面積的熱電單元的溫差發(fā)電模塊的性能,得出熱電單元的輸出電壓、功率以及能量轉(zhuǎn)換效率均隨著熱電單元的橫截面積的增大而提高,且熱電單元冷熱兩端的溫差越大提高幅度也越大,而溫差發(fā)電芯片內(nèi)阻則隨著電偶臂橫截面積的增大而減��；這些結(jié)果對(duì)熱電組件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和具體規(guī)律的全面研究有重要意義。3.為進(jìn)一步探究半導(dǎo)體溫差發(fā)電系統(tǒng)的性能而建立半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊測(cè)試系統(tǒng),設(shè)計(jì)低壓輔助啟動(dòng)的穩(wěn)壓模塊。分析半導(dǎo)體溫差發(fā)電系統(tǒng)的散熱外場(chǎng)、熱源溫度和負(fù)載電阻對(duì)熱電性能的影響。通過比較分析,對(duì)于恒溫?zé)嵩磸?qiáng)制液體冷卻方式相比于強(qiáng)制空氣冷卻方式更有利益于提高溫差發(fā)電模塊的輸出功率且高達(dá)24.4%。通過對(duì)半導(dǎo)體溫差發(fā)電系能量轉(zhuǎn)換關(guān)鍵技術(shù)及方案優(yōu)化的研究表明,半導(dǎo)體溫差發(fā)電技術(shù)作為一種低品位熱能回收利用技術(shù)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),在節(jié)能環(huán)保、分布式能源利用領(lǐng)域表現(xiàn)活躍。本課題有關(guān)半導(dǎo)體溫差發(fā)電技術(shù)及應(yīng)用的研究成果,有助于溫差發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用與推廣
【關(guān)鍵詞】：溫差發(fā)電 塞貝克系數(shù) 結(jié)構(gòu)優(yōu)化 熱電性能
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM913
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 緒論13-22
• 1.1 研究背景及意義13-17
• 1.2 半導(dǎo)體溫差發(fā)電系統(tǒng)及其應(yīng)用領(lǐng)域17-20
• 1.3 溫差發(fā)電組件的傳熱特性分析20
• 1.4 課題主要研究?jī)?nèi)容及來源20-21
• 1.5 本文的創(chuàng)新和特色21-22
• 第二章 半導(dǎo)體溫差發(fā)電技術(shù)的基本理論22-30
• 2.1 溫差發(fā)電技術(shù)的基本原理22-27
• 2.2 熱電材料的品質(zhì)因數(shù)與性能評(píng)價(jià)27-28
• 2.3 效率、品質(zhì)因數(shù)及溫度的內(nèi)在聯(lián)系28-29
• 2.4 最大輸出功率與負(fù)載的匹配29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第三章 半導(dǎo)體溫差發(fā)電組件的性能分析30-46
• 3.1 前言30-31
• 3.2 溫差發(fā)電組件性能分析31-38
• 3.2.1 溫差發(fā)電組件測(cè)試平臺(tái)31-37
• 3.2.2 溫差發(fā)電模塊熱阻分析37-38
• 3.3 結(jié)果與分析38-44
• 3.3.1 溫差發(fā)電組件的溫度分布38-39
• 3.3.2 溫差發(fā)電組件的性能測(cè)試39-41
• 3.3.3 基板導(dǎo)熱對(duì)組件性能參數(shù)的影響41-44
• 3.4 本章小結(jié)44-46
• 第四章 溫差發(fā)電組件熱電單元的結(jié)構(gòu)優(yōu)化46-56
• 4.1 前言46-47
• 4.2 溫差發(fā)電組件準(zhǔn)確物理模型47-48
• 4.3 溫差發(fā)電組件準(zhǔn)確計(jì)算模型48-49
• 4.4 數(shù)值計(jì)算結(jié)果與分析49-55
• 4.4.1 多對(duì)熱電單元對(duì)溫差發(fā)電組件性能的影響49-50
• 4.4.2 熱電單元尺寸對(duì)性能的影響50-55
• 4.5 本章小結(jié)55-56
• 第五章 溫差發(fā)電系統(tǒng)散熱外場(chǎng)的分析與實(shí)驗(yàn)研究56-63
• 5.1 溫差發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)56-57
• 5.1.1 溫差發(fā)電系統(tǒng)散熱模塊的設(shè)計(jì)56-57
• 5.1.2 穩(wěn)壓電路模塊的設(shè)計(jì)57
• 5.2 溫差電系統(tǒng)的性能分析57-61
• 5.2.1 開路電壓和輸出功率隨溫差的變化關(guān)系57-59
• 5.2.2 散熱方式對(duì)溫差發(fā)電系統(tǒng)輸出功率的影響59-61
• 5.3 本章小結(jié)61-63
• 結(jié)論與展望63-65
• 參考文獻(xiàn)65-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科技成果73-76
• 致謝76

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2 宋祺鵬;尹忠東;單任仲;薛金會(huì);;太陽能驅(qū)動(dòng)溫差發(fā)電技術(shù)[J];電氣時(shí)代;2008年09期

3 徐立珍;李彥;楊知;陳昌和;;汽車尾氣溫差發(fā)電的實(shí)驗(yàn)研究[J];清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年02期

4 張征;王能歡;;發(fā)動(dòng)機(jī)溫差發(fā)電仿真系統(tǒng)研究[J];節(jié)能技術(shù);2011年04期

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6 吳郅俊;廖承菌;廖華;楊培志;張躍;;半導(dǎo)體溫差發(fā)電器件應(yīng)用探討[J];云南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年05期

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8 張碩果;曹海亮;;微燃燒溫差發(fā)電系統(tǒng)的研究進(jìn)展[J];廣東化工;2013年13期

9 馮平;溫亞東;石俊;鄧澤宇;;淺談溫差發(fā)電的模擬實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用前景[J];機(jī)電信息;2013年21期

10 俞佩瑤;;利用雪進(jìn)行溫差發(fā)電[J];浙江科技簡(jiǎn)報(bào);1982年06期

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1 吳紅霞;趙建云;漆小玲;區(qū)煜廣;劉力千;朱冬生;;溫差發(fā)電在燃?xì)鉄崴魃系膽?yīng)用研究[A];第七屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第6分冊(cè)）[C];2010年

2 康正東;高俊嶺;張建中;陳e，

本文編號(hào)：1037702