發(fā)布時間：2021-10-22 05:45

　　能量供應(yīng)是水面分布式傳感網(wǎng)絡(luò)面臨的重要問題。本文創(chuàng)新性地提出了水面低功耗無線傳感器節(jié)點利用太陽輻射熱能實現(xiàn)自供電的方法,研制了相應(yīng)的發(fā)電裝置。該裝置采用半導(dǎo)體溫差發(fā)電器（Thermoelectric Generator,TEG）將熱能直接轉(zhuǎn)換成電能,具有體積小、壽命長、無運動部件、可靠性高等優(yōu)點,很適合于水面低功耗無線傳感器節(jié)點的供能。論文主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:1.建立了水面太陽輻射熱能發(fā)電裝置的傳熱模型。根據(jù)一維穩(wěn)態(tài)傳熱的基本理論,建立了發(fā)電裝置的集熱部件、隔熱部件、散熱部件以及考慮熱阻影響的TEG的傳熱模型。在此基礎(chǔ)上,建立了發(fā)電裝置的傳熱模型并對其展開了相應(yīng)的分析,為發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計奠定了理論基礎(chǔ)。2.設(shè)計并開發(fā)了一套TEG性能測試平臺。該平臺用電熱板提供熱源,用制冷器件和風(fēng)扇組成的混合散熱裝置散熱,具有結(jié)構(gòu)緊湊、測量精度較高的特點,可滿足對多個TEG串并聯(lián)發(fā)電性能的測試要求。通過該平臺完成了TEG發(fā)電性能的測試,為后續(xù)設(shè)計提供了實驗基礎(chǔ)。3.完成了發(fā)電裝置的設(shè)計并研制了實驗樣機。分析了無線傳感器節(jié)點的工作條件和能耗要求,完成了發(fā)電裝置集熱部件、隔熱部件、散熱部件等部件的結(jié)構(gòu)... 

【文章來源】：國防科技大學(xué)湖南省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

Micropelt公司研制的TEG及TEG系統(tǒng)

1T2TI圖 2.1 塞貝克效應(yīng)與珀爾帖效應(yīng)示意圖2.1.2 珀爾帖效應(yīng)如圖 2.1(b)所示，在圖中的 x、y 兩端施加一個電動勢，在導(dǎo)體 a 和 b 構(gòu)成的回路中將會有電流I 流過，同時還將出現(xiàn)在兩導(dǎo)體的一個接頭處發(fā)生吸熱，而在另一個接頭處發(fā)生放熱的現(xiàn)象，這個現(xiàn)象稱為珀爾帖效應(yīng)，是法國人珀爾帖最早發(fā)現(xiàn)的，1834 年首次發(fā)表于法國《物理和化學(xué)年鑒》上。假設(shè)接頭處的吸熱（或放熱）速率為q，實驗發(fā)現(xiàn)，該吸（或放）熱速率q與回路中的電流I 成正比，即：abq = πI(2.3)式中的abπ 為比例常數(shù)，定義為珀爾帖系數(shù)，單位是 W/A，也可以用電壓的單位 V表示。顯然珀爾帖系數(shù)的物理意義是單位時間內(nèi)單位電流在接頭處所引起的吸（或放）熱量。同塞貝克系數(shù)一樣

國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院碩士學(xué)位論文量交換，這種現(xiàn)象稱為湯姆遜效應(yīng)。假設(shè)流過一個均勻?qū)w流方向上的溫差為1 2ΔT = T T，則在這段導(dǎo)體上的吸（或放q = βI Δ Tβ 為比例常數(shù)，定義為湯姆遜系數(shù)，單位與塞貝克系數(shù)相同，向與溫度梯度方向一致時，導(dǎo)體吸熱則湯姆遜系數(shù)為正，反效應(yīng)不同的是湯姆遜效應(yīng)是存在于單一均勻?qū)w中的熱電轉(zhuǎn)得注意的是，湯姆遜效應(yīng)一般屬于二級效應(yīng)，它在電路的熱地位，其數(shù)值與珀爾帖效應(yīng)相比甚微，很多工程或設(shè)計計算。然而，當(dāng)溫度差越大時，湯姆遜現(xiàn)象愈明顯。因此，對于遜熱可以提高計算精度[28]。1Tx

【參考文獻】：
期刊論文
[1]低維熱電材料研究進展[J]. 謝華清.  稀有金屬材料與工程. 2010(03)
[2]太陽能光熱光電綜合利用[J]. 倪明江,駱仲泱,壽春暉,王濤,趙佳飛,岑可法.  上海電力. 2009(01)
[3]溫差發(fā)電技術(shù)及其一些應(yīng)用[J]. 張騰,張征.  能源技術(shù). 2009(01)
[4]無線傳感節(jié)點節(jié)能措施的研究[J]. 王俊,張發(fā)明,吳剛,張保立,秦琳琳.  電子技術(shù). 2008(07)
[5]一種極低功耗無線喚醒收發(fā)機設(shè)計[J]. 張雪凡,沈明華.  上海大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2007(06)
[6]PMMA透光復(fù)合材料研究進展[J]. 陳盧松,黃爭鳴.  塑料. 2007(04)
[7]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量收集技術(shù)分析[J]. 杜冬梅,何青,張志.  微納電子技術(shù). 2007(Z1)
[8]無線傳感網(wǎng)絡(luò)測量的目標(biāo)預(yù)測動態(tài)能量優(yōu)化[J]. 王雪,馬俊杰,王晟.  機械工程學(xué)報. 2007(08)
[9]熱電材料的研究進展[J]. 李玲玲,張麗鵬,于先進.  山東陶瓷. 2007(02)
[10]微型熱電器件研究進展[J]. 劉向陽,任山,聞立時.  材料導(dǎo)報. 2007(03)

碩士論文
[1]半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置的研制[D]. 周子鵬.河北工業(yè)大學(xué) 2008
[2]太陽能熱電—光電復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率與效率模型[D]. 張寧.武漢理工大學(xué) 2007
[3]機械形體參數(shù)對零件熱變形影響研究[D]. 李光珂.合肥工業(yè)大學(xué) 2007
[4]熱電發(fā)電器及其電源調(diào)理系統(tǒng)研究[D]. 龔科.南京航空航天大學(xué) 2007
[5]低品位熱源半導(dǎo)體小溫差發(fā)電器性能研究[D]. 錢衛(wèi)強.大連理工大學(xué) 2006



本文編號：3450498