【摘要】：為提高太陽能溫差發(fā)電裝置的熱電轉(zhuǎn)換效率,該文設(shè)計(jì)聚光太陽能溫差發(fā)電裝置,利用槽式拋物面反射聚光鏡進(jìn)行聚光,經(jīng)集熱體轉(zhuǎn)換為熱能后提高溫差發(fā)電器(thermoelectric generator,TEG)熱端溫度,冷端采用扁平熱管作為傳熱元件,利用水冷散熱,增大TEG冷熱端溫差,提高裝置輸出功率及熱電轉(zhuǎn)換效率。對裝置建立能量轉(zhuǎn)換平衡方程,通過數(shù)值計(jì)算分析不同太陽輻射強(qiáng)度對熱損失、光熱轉(zhuǎn)換效率及熱電轉(zhuǎn)換效率的影響。為解決多個熱電模塊串聯(lián)在一起,無法使每個模塊都工作在最大功率輸出狀態(tài),從而導(dǎo)致整體輸出功率降低的問題,采用集中-分布混合式最大功率跟蹤(maximum power point tracking,MPPT),試驗(yàn)結(jié)果表明,經(jīng)過MPPT后裝置能很快達(dá)到最大功率輸出點(diǎn),且輸出功率穩(wěn)定,運(yùn)行30 min輸出功率增加3.2 W。搭建了裝置的性能測試平臺,對基于槽式拋物面反射聚光與扁平熱管水冷散熱的聚光太陽能溫差發(fā)電裝置進(jìn)行試驗(yàn)研究,結(jié)果表明,隨著冷卻水流量的增加裝置輸出功率得到提高,當(dāng)冷卻水流量達(dá)到8 L/min后,輸出功率趨于平緩;隨著溫差的增大裝置的最佳匹配負(fù)載逐漸增加。裝置的全天性能試驗(yàn)表明,試驗(yàn)期間裝置最大輸出功率為30.1 W,平均輸出功率27.8 W,試驗(yàn)期間發(fā)出電量222.4 W·h,熱電轉(zhuǎn)換效率最大為5.4%,裝置最大效率4.1%,該裝置在遠(yuǎn)程傳感器供電和微功耗供電等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
[Abstract]:In order to improve the thermoelectric conversion efficiency of solar thermoelectric power generation device, the focusing solar thermoelectric power generation device is designed in this paper. The trough paraboloid reflection concentrator is used to concentrate the light, and the hot end temperature of thermoelectric generator (thermoelectric generator,TEG) is increased after the collector is converted into heat energy. The flat heat pipe is used as the heat transfer element at the cold end. The water cooling heat dissipation is used to increase the temperature difference at the cold and hot end of TEG, and the output power and thermoelectric conversion efficiency of the device are improved. The energy conversion equilibrium equation is established for the device, and the effects of different solar radiation intensities on heat loss, photothermal conversion efficiency and thermoelectric conversion efficiency are analyzed by numerical calculation. In order to solve the problem that multiple thermoelectric modules are connected in series, each module can not work in the maximum power output state, which leads to the reduction of the overall output power. The centralized distributed hybrid maximum power tracking (maximum power point tracking,MPPT is adopted. The experimental results show that the device can reach the maximum power output point quickly after MPPT, and the output power is stable, and the output power is increased by 3.2W at 30 min. The performance test platform of the device is set up, and the concentrated solar thermoelectric power generation device based on slot paraboloid reflection focusing and flat heat pipe water cooling is studied. The results show that the output power of the device increases with the increase of cooling water flow rate, and the output power tends to flatten when the cooling water flow reaches 8 L/min, and the optimal matching load of the device increases gradually with the increase of temperature difference. The all-day performance test of the device shows that the maximum output power of the device is 30.1W, the average output power is 27.8W, the electric quantity emitted during the test is 222.4 W 路h, the maximum thermoelectric conversion efficiency is 5.4%, and the maximum efficiency of the device is 4.1%. The device has a broad application prospect in the fields of remote sensor power supply and micro-power supply.
【作者單位】： 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)電氣與信息學(xué)院;佳木斯大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院;
【基金】：教育部春暉計(jì)劃(Z2012074) 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)研究生科技創(chuàng)新項(xiàng)目(yjscx14001)
【分類號】：TM913

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本文編號：2502760