發(fā)布時間：2017-09-02 22:39

  本文關(guān)鍵詞：基于余熱回收的半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊優(yōu)化設(shè)計與性能實驗研究

  更多相關(guān)文章： 溫差發(fā)電組件 熱電耦合 ANSYS仿真 熱電轉(zhuǎn)換效率 優(yōu)化設(shè)計

【摘要】：進(jìn)入21世紀(jì)以來,在國際社會大環(huán)境下,我國社會呈現(xiàn)蓬勃向上的沖擊力,但污染問題仍然制約人類進(jìn)一步發(fā)展。生產(chǎn)制造類企業(yè)生產(chǎn)過程存在大量未被利用的熱能,利用溫差發(fā)電技術(shù)可以對低品位能源進(jìn)行有效的回收利用。本論文依據(jù)現(xiàn)有的溫差發(fā)電技術(shù)原理及其應(yīng)用,對溫差發(fā)電模塊進(jìn)行了理論建模分析和實驗探究,通過分析具體案例總結(jié)可以提高溫差發(fā)電效率的方法途徑。在理論建模方面,本文在熱電理論的基礎(chǔ)上,就當(dāng)前溫差發(fā)電模型中存在的忽略外界熱交換效益或者忽略湯姆遜效應(yīng)等問題,建立了優(yōu)化條件下的數(shù)學(xué)模型。在建模時考慮到外界溫度和換熱系數(shù)、陶瓷面的接觸電阻和熱阻,并使用有限容積法劃分材料容積最終優(yōu)化溫差發(fā)電組件電偶臂的溫度,最終得到將外界因素影響考慮在內(nèi)的溫差發(fā)電組件數(shù)學(xué)模型。后續(xù)環(huán)節(jié)采用ANSYS仿真軟件建立三維模型并進(jìn)行熱電耦合分析,分析單個熱電組件單元的因素對熱電特性的影響。仿真優(yōu)化溫差發(fā)電組件,分析接觸效應(yīng)對熱電轉(zhuǎn)換效率的影響。結(jié)果表明在文中的冷熱端溫度下,當(dāng)不考慮接觸效應(yīng)時,最大熱電轉(zhuǎn)換效率分別為：9.67%、9.11%、8.40%,當(dāng)考慮接觸效應(yīng)時最大轉(zhuǎn)換效率分別減小到8.33%、7.87%、7.11%,效率減小了大概13%-15%。通過實際項目仿真分析,證明了溫差發(fā)電技術(shù)在余熱回收系統(tǒng)中的可行性。在實驗探究方面,本文設(shè)計了循環(huán)水系統(tǒng)作為冷卻系統(tǒng)的溫差發(fā)電實驗裝置。實驗對比了不同的冷卻方式并得到循環(huán)水冷為最佳冷卻方式。實驗系統(tǒng)中,通過改變工況進(jìn)行對溫差發(fā)電組件的研究分析,獲得了可靠數(shù)據(jù)。通過對負(fù)載變化和溫差變化下溫差發(fā)電組件輸出電壓、輸出功率和熱電轉(zhuǎn)換效率的變化曲線總結(jié)一系列改變外界條件下溫差發(fā)電組件的運(yùn)行規(guī)律。通過實驗數(shù)據(jù)和利用公式計算得到數(shù)據(jù)的對比,驗證了結(jié)論的正確性。在實驗過程中還分析了不同連接方式下溫差發(fā)電系統(tǒng)的內(nèi)阻特性、電勢特性和輸出特性等,得出了通過內(nèi)阻判斷實際應(yīng)用中選擇串聯(lián)或者并聯(lián)的結(jié)論,為在工業(yè)生產(chǎn)余熱回收系統(tǒng)中大量使用合適的溫差發(fā)電組件提供了理論指導(dǎo)和某些適用的可行方法。
【關(guān)鍵詞】：溫差發(fā)電組件 熱電耦合 ANSYS仿真 熱電轉(zhuǎn)換效率 優(yōu)化設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM913
【目錄】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 符號說明11-12
• 第一章 緒論12-21
• 1.1 課題背景與意義12-15
• 1.1.1 我國能源狀況分析12-13
• 1.1.2 新能源開發(fā)與回收利用13-15
• 1.2 溫差發(fā)電技術(shù)概述15-19
• 1.2.1 溫差發(fā)電技術(shù)的發(fā)展歷程15-16
• 1.2.2 溫差發(fā)電技術(shù)的原理概況16-18
• 1.2.3 國內(nèi)外研究狀況概述18-19
• 1.3 論文研究的主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)19-20
• 1.4 本章總結(jié)20-21
• 第二章 溫差發(fā)電技術(shù)基礎(chǔ)理論21-28
• 2.1 溫差發(fā)電系統(tǒng)21-22
• 2.2 溫差發(fā)電基本效應(yīng)22-26
• 2.2.1 塞貝克效應(yīng)22-23
• 2.2.2 帕爾貼效應(yīng)23-24
• 2.2.3 湯姆遜效應(yīng)24-25
• 2.2.4 焦耳效應(yīng)25
• 2.2.5 傅里葉效應(yīng)25
• 2.2.6 熱電效應(yīng)的相互關(guān)系—開爾文關(guān)系式25-26
• 2.3 材料優(yōu)值系數(shù)26-27
• 2.4 本章總結(jié)27-28
• 第三章 溫差發(fā)電模塊性能參數(shù)28-31
• 3.1 開路電壓28
• 3.2 伏安特性28-29
• 3.3 模塊內(nèi)阻29
• 3.4 模塊輸出功率29
• 3.5 發(fā)電模塊轉(zhuǎn)換效率29-30
• 3.6 本章總結(jié)30-31
• 第四章 溫差發(fā)電模塊系統(tǒng)建模與仿真研究31-52
• 4.1 發(fā)電單元一維數(shù)學(xué)模型31-37
• 4.1.1 理想情況下的數(shù)學(xué)模型31-33
• 4.1.2 溫差發(fā)電模塊數(shù)學(xué)模型優(yōu)化33-37
• 4.2 ANSYS熱電耦合分析37-38
• 4.2.1 ANSYS耦合場分析簡介37
• 4.2.2 ANSYS熱電耦合37-38
• 4.3 ANSYS仿真優(yōu)化分析38-44
• 4.3.1 接觸效應(yīng)的影響38-41
• 4.3.2 優(yōu)值系數(shù)的影響41-42
• 4.3.3 發(fā)電組件優(yōu)化設(shè)計42-44
• 4.4 實例分析44-51
• 4.5 本章小結(jié)51-52
• 第五章 溫差發(fā)電系統(tǒng)實驗平臺設(shè)計與性能分析52-65
• 5.1 實驗系統(tǒng)組成設(shè)計52-55
• 5.1.1 實驗核心模塊組成設(shè)計52-53
• 5.1.2 實驗系統(tǒng)組成設(shè)計53-55
• 5.2 溫差發(fā)電系統(tǒng)參數(shù)測試55
• 5.3 結(jié)果分析55-64
• 5.3.1 不同外界條件下結(jié)果分析56-61
• 5.3.2 不同冷卻方式性能分析61
• 5.3.3 不同連接方式性能分析61-64
• 5.4 本章小結(jié)64-65
• 第六章 結(jié)論與展望65-67
• 6.1 本文工作總結(jié)65-66
• 6.2 未來工作展望66-67
• 附錄67-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 致謝72-73
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和參加科研情況73-74
• 附件74

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

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7 孫煒;胡們;陳則韶;賈磊;;溫差發(fā)電和動力裝置聯(lián)合回收液化天然氣冷能[J];太陽能學(xué)報;2005年05期

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本文編號：781340