節(jié)能減排是當(dāng)今社會發(fā)展的主題,對解決能源問題,環(huán)境污染問題具有重大意義。船舶余熱回收是節(jié)能減排的重點(diǎn)研究方面,備受世界各國造船界和航運(yùn)界關(guān)注。溫差發(fā)電技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡單,無運(yùn)動部件,無污染等優(yōu)點(diǎn),在余熱回收領(lǐng)域具有巨大的潛力。本文針對一種結(jié)合脈動熱管技術(shù)的船舶尾氣余熱溫差發(fā)電裝置進(jìn)行研究,主要完成工作如下:（1）根據(jù)溫差發(fā)電裝置進(jìn)行理論建模;（2）對理論模型中無法直接獲取的參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和擬合,包括溫差發(fā)電片相關(guān)性能參數(shù)和脈動熱管相關(guān)性能參數(shù);（3）根據(jù)理論建模在設(shè)定工況下進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,分析相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)對溫差發(fā)電裝置總輸出功率和平均輸出功率的影響;（4）根據(jù)分析結(jié)果,確定了溫差發(fā)電裝置在設(shè)定工況下的最優(yōu)結(jié)構(gòu)。計(jì)算結(jié)果表明:（1）對于單側(cè)布置1層發(fā)電片的溫差發(fā)電裝置,隨著模塊數(shù)的增大,總輸出功率增大。在常用工況下,平均增加1個(gè)溫差發(fā)電模塊,總輸出功率增大6.6W,增大82%。（2）對于6個(gè)溫差發(fā)電模塊,單側(cè)布置發(fā)電片的溫差發(fā)電裝置,在設(shè)定工況下,隨著發(fā)電片布置層數(shù)增多,溫差發(fā)電裝置總輸出功率增加不多,甚至有所減小。在常用工況下,布置1層發(fā)電片裝置總輸出功率為41.04W,布置2層溫差發(fā)電片裝... 

【文章來源】：大連海事大學(xué)遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１溫差發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)示意圖??Ｆｉｇ．?２．１?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ?ｄｅｖｉｃｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??

?基于脈動熱管的船舶尾氣余熱溫差發(fā)電襄置性能優(yōu)化???為ｇｖ／ｎ，冷卻水單位時(shí)間內(nèi)帶走的熱量和。整個(gè)溫差發(fā)電裝置總發(fā)電??１７＝１??量％因此，可以先對１個(gè)溫差發(fā)電模塊進(jìn)行建模，再將各個(gè)模塊進(jìn)行??？＝１??疊加，從而確定整個(gè)溫差發(fā)電裝置的總發(fā)電量。??由溫差發(fā)電裝置工作原理可知，溫差發(fā)電裝置主要包括管簇對流，脈動熱管導(dǎo)熱，??溫差發(fā)電片，冷卻水塊四部分能量轉(zhuǎn)換。于是，對１個(gè)溫差發(fā)電模塊的溫差發(fā)電裝置進(jìn)??行熱流分析，可以得到如圖２．３所示的能量網(wǎng)絡(luò)示意圖。??％?ｒ—￣—］?ｉ——：—｜?｜??ｑ〇??—？?管簇對流一？一脈動熱管＾溫差Ｈ發(fā)電一冷卻水塊一＊?＿＿??Ｔａ，?ｉ??｜?Ｔｕ？ｐ，ｅ｜??ｔ？ｈｉ＞．ｃ?Ｒｃ?Ｔｈ???Ｔｃ?Ｒｃ?Ｔｓ???Ｔｉｔ?ｉ??ｆ?，??ｗ??圖２．３?—個(gè)溫差發(fā)電模塊能量網(wǎng)絡(luò)示意圖??Ｆｉｇ．?２．３?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｏｎｅ－ｍｏｄｕｌｅ?ｔｈｅｎｎｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ?ｄｅｖｉｃｅ?Ｅｎｅｒｇｙ?ｆｌｏｗ??其中，煙氣進(jìn)口溫度ｒｕ．，？，脈動熱管蒸發(fā)段溫度７ｂＨＰ，ｅ，脈動熱管冷凝段溫度??溫差發(fā)電片熱端溫度為ｎ，溫差發(fā)電片冷端溫度為ｒｅ，冷卻水塊壁面溫度為ｔｓ，．冷卻??水進(jìn)口溫度為？。脈動熱管與溫差發(fā)電片之間，溫差發(fā)電片與冷卻水塊之間的凡為接??觸熱阻。兩接觸面間涂有導(dǎo)熱硅脂，本文忽略接觸熱阻凡，于是ｒｆ＝７；。當(dāng)??整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)，脈動熱管單位時(shí)間內(nèi)提取的熱量仍，一部分用于發(fā)電，發(fā)電量為％??另一部分由冷卻水帶走，即％。??于是，分別對一個(gè)溫差發(fā)電模塊中各個(gè)子模塊，管簇模塊、脈動熱管模塊、溫差發(fā)??電片模塊

?大連海事大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文???ＳＬ５＝ｇ７．８６??」Ｓｌｌ＝４?Ｖ??味?ｔ．??ｑｑ?Ｔａｉｌ??ｋ）?〇〇?????〇?〇?？?—??〇?〇?〇?????〇?．〇?〇?＜???〇?〇?〇?—??〇?〇?〇?????〇?〇?？?????〇?〇?〇??圖２．４管簇對流模型示意圖??Ｆｉｇ．?２．４?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?Ｔｕｂｕｌａｒ?ｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎ?ｍｏｄｅｌ??其中，煙氣的體積流量為込，進(jìn)口溫度為ｒａ，，。另外，煙道的橫截面積為脈??動熱管的直徑為插入煙道的長度為，脈動熱管與煙氣對流膜溫，即脈動熱??管蒸發(fā)段溫度。該溫差發(fā)電裝置有《個(gè)模塊，即《個(gè)帶槽銅板，那么有２￥？個(gè)脈??動熱管。一個(gè)脈動熱管有５個(gè)彎頭，即丨０根管，那么１個(gè)溫差發(fā)電模塊有２０根管，《??個(gè)模塊有２〇ｘ？根管。??通過該模型可以計(jì)算出管簇對流中最大雷諾數(shù)，于是可獲得努塞爾數(shù)，從而求得管??簇平均對流系數(shù)，最終得到一個(gè)溫差發(fā)電模塊單位時(shí)間從煙氣中提取的熱量％、出口溫??度Ｒ．／、以及煙氣通過管簇后的總壓力降。??２．２．１最大雷諾數(shù)??Ｉ?Ｉ?Ｉ??最大雷諾數(shù)如〇＿是基于管簇中最大的流體速度進(jìn)行計(jì)算的，而管簇中的最??大流體速度與煙氣流入管簇中的速度，以及管簇在煙道中的排布有關(guān)系。于是，先計(jì)算??煙氣流入煙道的速度。??？＝務(wù)?（２．１）??Ａ；Ｊ〇Ｉ??其中，．，為煙氣流入煙道的速度，込為煙氣的體積流量，Ａｗ為煙道的橫截面積。??對于管簇叉排結(jié)構(gòu)，最大流速可能在橫向平面或?qū)敲嫔稀Ｈ绻贾脻M足式（２．２），??則最大速度


本文編號：2975039