熱能梯級(jí)利用型溫差發(fā)電系統(tǒng)性能研究.pdf

1、作為一種熱電全固態(tài)直接轉(zhuǎn)化方式，溫差發(fā)電技術(shù)由于其體積小、適用性強(qiáng)、穩(wěn)定性高等突出的優(yōu)點(diǎn)，在分布式能源以及清潔能源供給等方面具有較好的應(yīng)用前景并得到了越來(lái)越廣泛的關(guān)注，然而較低的能量轉(zhuǎn)換效率大大阻礙了其推廣使用。為了提高系統(tǒng)的發(fā)電效率，提出了一種基于熱能梯級(jí)利用的溫差發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，通過(guò)數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的手段分析了系統(tǒng)的動(dòng)、靜態(tài)性能，為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行的優(yōu)化提供理論支撐。
　　本研究主要內(nèi)容包括：①提出了一種熱能梯級(jí)利用型溫差

2、發(fā)電系統(tǒng)，在理論計(jì)算的基礎(chǔ)上完成了燃燒子系統(tǒng)、溫差發(fā)電模塊、冷卻水系統(tǒng)等重要部件的設(shè)計(jì)。熱力性能計(jì)算結(jié)果表明，合理布置的高、中、低溫溫差發(fā)電模塊能夠有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)熱源的梯級(jí)利用，以大幅度提高整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)電效率。②通過(guò)對(duì)溫差發(fā)電系統(tǒng)的各級(jí)組件的計(jì)算流體力學(xué)分析，優(yōu)化了相關(guān)部件的結(jié)構(gòu)，得到了環(huán)形帶孔遮焰裝置等關(guān)鍵設(shè)備的最優(yōu)尺寸，有效地確保了系統(tǒng)的可用性。③基于流動(dòng)、傳熱、燃燒及熱電轉(zhuǎn)換等基本規(guī)律，構(gòu)建了反映熱能梯級(jí)利用型溫差發(fā)電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性

3、的數(shù)學(xué)模型。模擬與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比充分證明了模型的正確性。分析結(jié)果顯示，系統(tǒng)中不同級(jí)別的溫差發(fā)電模塊在動(dòng)態(tài)特性上具有較大的差異，其中高溫模塊的功率輸出無(wú)論是在啟動(dòng)過(guò)程還是系統(tǒng)擾動(dòng)過(guò)程中的達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間均較短，而中、低溫溫差發(fā)電模塊的穩(wěn)定時(shí)間則更長(zhǎng)。④根據(jù)理論計(jì)算、CFD模擬以及動(dòng)態(tài)特性仿真的相關(guān)結(jié)果以及燃燒器優(yōu)化方案搭建了熱能梯級(jí)利用型溫差發(fā)電實(shí)驗(yàn)臺(tái)，測(cè)試結(jié)果表明，本系統(tǒng)的發(fā)電效率可以達(dá)到7.05％，相較于單級(jí)高溫溫差發(fā)電實(shí)驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)效率，