半導(dǎo)體溫差發(fā)電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究及其應(yīng)用.pdf

1、廢熱是一種重要的能量來源，隨著能源危機(jī)的日益嚴(yán)重，廢熱的回收利用日益成為了研究者關(guān)注的重點(diǎn)。根據(jù)美國能源部的報(bào)告，美國每年工業(yè)廢熱損失的能源相當(dāng)于500萬美國人一年的能源使用量，全球每年處理廢熱更是要耗費(fèi)近百億美元。半導(dǎo)體溫差發(fā)電是一種綠色能源技術(shù)，是一種新型的發(fā)電方式。它具有無污染、無噪音、結(jié)構(gòu)緊湊、免維護(hù)等很多優(yōu)勢(shì)。利用半導(dǎo)體溫差發(fā)電技術(shù)對(duì)生活廢熱或汽車尾氣進(jìn)行能源回收利用并提高能源利用效率，許多國際知名的企業(yè)已經(jīng)走在了研究的前沿。

2、這種發(fā)電機(jī)可將生活廢熱或汽車尾氣中的熱能轉(zhuǎn)化成電能，節(jié)省能源、提高利用效率的同時(shí)可降低有害排放，是未來可回收能源技術(shù)升級(jí)的一個(gè)重要方向。
　　本文結(jié)合歐盟新能源項(xiàng)目的規(guī)劃與資助，以增強(qiáng)我國在溫差發(fā)電領(lǐng)域的研發(fā)與應(yīng)用能力為宗旨，在提出了一種新的家用溫差熱電同時(shí)供電供熱系統(tǒng)，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其可行性的同時(shí)，結(jié)合國外先進(jìn)汽車制造企業(yè)有限公開的資料與數(shù)據(jù)，又進(jìn)一步提出了一種新的對(duì)利用汽車尾氣廢熱進(jìn)行回收利用的溫差發(fā)電裝置，并采用理論模擬計(jì)

3、算與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，對(duì)該溫差發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的測(cè)試與驗(yàn)證。
　　首先，建立了單級(jí)溫差發(fā)電和兩級(jí)溫差發(fā)電的有限時(shí)間熱力學(xué)模型，并確定了理論分析與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中所要考察的反應(yīng)溫差發(fā)電系統(tǒng)性能的主要參數(shù)。與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比驗(yàn)證模型的合理性后，該溫差發(fā)電系統(tǒng)有限時(shí)間熱力學(xué)模型可用于性能提高與優(yōu)化的仿真與計(jì)算。
　　其次，對(duì)尾氣換熱情況進(jìn)行了計(jì)算，其計(jì)算結(jié)果表明適當(dāng)?shù)膹?qiáng)化傳熱手段，如在管內(nèi)增加翅片，是必要的。在對(duì)幾種不同類型翅片進(jìn)行模

4、擬的基礎(chǔ)上，選擇了鋸齒翅片。
　　接著，針對(duì)不同導(dǎo)熱油厚度，對(duì)安裝于汽車尾氣管外部的溫差發(fā)電裝置溫度場分布進(jìn)行了模擬，并根據(jù)模擬結(jié)果，確定了最合適的導(dǎo)熱油厚度，進(jìn)而最后確定裝置的外部尺寸。
　　然后，作為進(jìn)一步提升系統(tǒng)性能的主要研究方向，將熱管引入到了兩級(jí)溫差發(fā)電裝置中。并針對(duì)汽車尾氣的參數(shù)設(shè)定，對(duì)其進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算與驗(yàn)證計(jì)算。
　　第五，在前期計(jì)算與模擬的基礎(chǔ)上，搭建了溫差發(fā)電實(shí)驗(yàn)臺(tái)，并分別對(duì)單級(jí)溫差發(fā)電、兩級(jí)溫差發(fā)電

5、和采用熱管的兩級(jí)溫差發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試，并結(jié)合制造成本做了簡單的經(jīng)濟(jì)性分析。結(jié)果表明，雖然兩級(jí)溫差發(fā)電裝置的成本回收年限較高，但其凈效率達(dá)到了5.35％，比單級(jí)溫差發(fā)電系統(tǒng)提高了32％。理論模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)論都驗(yàn)證了本文所提出的應(yīng)用于汽車尾氣的溫差發(fā)電裝置的可行性。
　　最后，介紹了本文提出的可利用多種生活廢熱或綠色能源做為熱源來發(fā)電或加熱生活用水的家用溫差熱電同時(shí)供電供熱系統(tǒng)，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其可行性及能夠大幅提高系統(tǒng)熱效率的特性。