太陽(yáng)能熱電光電復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)中熱電模塊的數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著能源問(wèn)題的日趨嚴(yán)重,新能源的開(kāi)發(fā)和利用已經(jīng)成為當(dāng)今科研工作者的研究熱點(diǎn)問(wèn)題。其中太陽(yáng)能熱電光電復(fù)合發(fā)電技術(shù)是一種基于太陽(yáng)能全光譜的新能源利用方式,本文基于太陽(yáng)能熱電光電復(fù)合發(fā)電技術(shù),對(duì)熱電模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)和優(yōu)化,根據(jù)熱電模塊結(jié)構(gòu),對(duì)溫差發(fā)電器件及冷端散熱器進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　首先,太陽(yáng)能熱電—光電復(fù)合發(fā)電分布式電站示范系統(tǒng)項(xiàng)目規(guī)模為5～10kW,要求復(fù)合發(fā)電示范系統(tǒng)的發(fā)電效率達(dá)到25％以上,其中熱電發(fā)電的發(fā)電貢獻(xiàn)率達(dá)到5％以上

2、。要滿足此要求對(duì)應(yīng)的溫差發(fā)電的高溫端在500攝氏度左右,這就需要設(shè)計(jì)在適用于此溫度范圍內(nèi)的寬溫域熱電發(fā)電器件。本文第一部分在分析ANSYS數(shù)值模擬設(shè)計(jì)優(yōu)化溫差發(fā)電器件精度的前提下,提出了數(shù)值模擬設(shè)計(jì)和優(yōu)化溫差發(fā)電器件的方法。分析了分段式熱電器件的分段比、電偶臂面積比、熱電材料參數(shù)、負(fù)載、接觸熱阻、接觸電阻等對(duì)熱電發(fā)電器件性能的影響,并分別給出了兩段式和三段式熱電發(fā)電器件的效率與各項(xiàng)參數(shù)的變化曲線。
　　其次,在熱電模塊的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上

3、,對(duì)熱電模塊的冷端散熱器進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文重點(diǎn)應(yīng)用ANSYS數(shù)值模擬軟件對(duì)空冷散熱器的翅片高度、基板厚度等進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),并分析了散熱器與重力方向夾角對(duì)散熱器性能的影響。然后對(duì)太陽(yáng)能熱電光電復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)中的熱電模塊進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,搭建了熱電發(fā)電器件性能測(cè)試平臺(tái),并測(cè)試分析了直管型水冷散熱器對(duì)熱電模塊性能的影響。
　　最后,對(duì)太陽(yáng)能熱電光電復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)的能量流動(dòng)、系統(tǒng)的集成拼裝及相應(yīng)的能量流動(dòng)損失進(jìn)行了分析,本文的研究成果和結(jié)論對(duì)