废热温差发电器驱动的电化学制冷系统研究
发布时间：2021-12-19 11:13
提出了利用废热（工业废气、尾气余热等）温差发电器驱动的电化学制冷系统,并建立数学物理模型,分别研究废热温度和环境温度对系统的功率消耗、热效率、制冷功率和性能系数的影响.结果表明,温差发电器性能的模型计算值与文献测试值误差在6.8%以内;随着废热温度的增加,系统的输出功率、热效率和制冷功率随之增加,但性能系数急剧减小;随着环境温度的增加,系统热效率和制冷功率逐渐降低,但输出电压和性能系数逐渐增加;与TGM-127型系统相比,虽然HZ-2型系统的热电转换性能处于劣势,但其体积和重量明显减小,更适合应用在汽车、卫星等领域。
【文章来源】：工程热物理学报. 2017,38(12)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【图文】：
电化学制冷系统的T一S图
１２期??李保德等：废热温差发电器驱动的电化学制冷系统研究??２５１９??表２废热温差发电器驱动的电化学制冷系统的??参数设置１５］??Ｔａｂｌｅ?２?Ｐｒｅｓｃｒｉｂｅｄ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ?ｏｆ?ｔｈｅ??ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ?ｐｏｗｅｒｅｄ??ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ?ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ?ｓｙｓｔｅｍ??参数??符号??值??温差发电组件??废热温度／Ｋ??ＴＳ??３７３．１５?？７７３．１５??环境温度／Ｋ??Ｔａ??２９８．１５?？３１３．１５??热端热导／Ｗ，Ｋ＿１??尺ＨＧ??４００??冷端热导／ＷＸ－１??－＾ＬＧ??２００??热电模块单元总数??Ｎｔｅｇ??４００??电化学制冷系统??电池等温系数／Ｖ－Ｋ－１??ｅｔｃ??０．００１１９??冷库温度／Ｋ??Ｔｃ??２８３．１５??高温电池热导／ｖｗｑ??ＣＨ??３００??低温电池热导／ＷＡ－１??Ｃｌ??３００??电池组单元数??Ｎｃｅｕ??３００??电池内阻／Ｄ??＾ｎｔ??０．０２??回热效率??Ｖｒｅ??０．６??３．３电化学制冷系统的性能分析??图５显示了?ＨＺ－２型温差发电器驱动的电化学??制冷系统的功率消耗和制冷功率随废热温度的变化。??可以看出系统的功率消耗，也即温差发电器组提供??的电功率随着热源温度的增加而增加，且增加幅度??越来越缓慢。电化学制冷系统的制冷功率也随废热??温度的增加而增加，但是增加幅度越来越明显。废??热热源的温度由ｌ〇〇°Ｃ增加至４００°Ｃ时，系统消耗??的功率由５．９２?Ｗ增加至３０８．７６?Ｗ，而系统的制冷??功率则由９３．０１?Ｗ增加至３６２
??ｒｃ／Ｋ??图８系统的功率消耗和制冷率随环境温度的变化??Ｆｉｇ．?８?Ｃｕｒｖｅｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｐｏｗｅｒ?ｏｕｔｐｕｔ?ａｎｄ?ｃｏｏｌｉｎｇ?ｌｏａｄ?ｒａｔｅ?ｗｉｔｈ??ａｍｂｉｅｎｔ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ??Ｔｃ／Ｋ??图９系统的热效率和制冷系数随环境温度的变化??Ｆｉｇ．?９?Ｃｕｒｖｅｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｔｈｅｒｍａｌ?ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ?ａｎｄ?ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ?ｏｆ??ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ?ｗｉｔｈ?ａｍｂｉｅｎｔ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ??图１０表明，当环境温度从２５°Ｃ增加到４０°Ｃ时，??虽然温差发电器的输出电压从５０．４３?Ｖ增加到５１．４８??Ｖ，增加幅度仅为２．１％，但系统的电流却从３．９７?Ａ??减小到３．６１?Ａ，下降幅度为９．１％，因此系统消耗的??电功率降低，制冷能下降。??ｒｃ／Ｋ??图１０系统的电流和电压随环境温度的变化??Ｆｉｇ．?１０?Ｃｕｒｖｅｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ａｎｄ?ｖｏｌｔａｇｅ?ｗｉｔｈ?ｗａｓｔｅ?ｈｅａｔ??ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ??３．４不同型号温差发电器系统的性能比较??图１１显示的是采用不同型号温差发电器系统的??输出功率、制冷功率、热效率和性能系数的比较。可??以看出，热源温度为３７０°Ｃ，环境温度为３５°Ｃ时，采??用ＴＧＭ－１２７型温差发电器时，系统的制冷功率和功??率消耗分别比ＨＺ－２型系统高２．４２％和６．０３％，但系??统热效率和性能系数分别降低４５．０６％和３．４１％。由??表１可知，不同型号的温差发电模块的几何参数和性??能参数均不相同，虽然ＴＧＭ－１２７与ＨＺ－２型模块相??比，两者的塞贝
【参考文献】：
期刊论文
[1]具有回热的电化学制冷机的性能分析[J]. 隆瑞,李保德,谢攀,刘志春,刘伟. 工程热物理学报. 2016(10)
[2]温差发电技术在国防工程中的应用探讨[J]. 李锴,张海涛. 船电技术. 2015(03)
[3]太阳能温差发电技术的研究现状[J]. 李漾,郑少华,李伟光. 机电工程技术. 2015(02)
[4]低温热能发电的研究现状和发展趋势[J]. 顾伟,翁一武,曹广益,翁史烈. 热能动力工程. 2007(02)
[5]温差发电器件导热系数[J]. 贾磊,陈则韶,刘晓光,胡芃,王泽深. 太阳能学报. 2004(06)
本文编号：3544312
【文章来源】：工程热物理学报. 2017,38(12)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【图文】：
电化学制冷系统的T一S图
１２期??李保德等：废热温差发电器驱动的电化学制冷系统研究??２５１９??表２废热温差发电器驱动的电化学制冷系统的??参数设置１５］??Ｔａｂｌｅ?２?Ｐｒｅｓｃｒｉｂｅｄ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ?ｏｆ?ｔｈｅ??ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ?ｐｏｗｅｒｅｄ??ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ?ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ?ｓｙｓｔｅｍ??参数??符号??值??温差发电组件??废热温度／Ｋ??ＴＳ??３７３．１５?？７７３．１５??环境温度／Ｋ??Ｔａ??２９８．１５?？３１３．１５??热端热导／Ｗ，Ｋ＿１??尺ＨＧ??４００??冷端热导／ＷＸ－１??－＾ＬＧ??２００??热电模块单元总数??Ｎｔｅｇ??４００??电化学制冷系统??电池等温系数／Ｖ－Ｋ－１??ｅｔｃ??０．００１１９??冷库温度／Ｋ??Ｔｃ??２８３．１５??高温电池热导／ｖｗｑ??ＣＨ??３００??低温电池热导／ＷＡ－１??Ｃｌ??３００??电池组单元数??Ｎｃｅｕ??３００??电池内阻／Ｄ??＾ｎｔ??０．０２??回热效率??Ｖｒｅ??０．６??３．３电化学制冷系统的性能分析??图５显示了?ＨＺ－２型温差发电器驱动的电化学??制冷系统的功率消耗和制冷功率随废热温度的变化。??可以看出系统的功率消耗，也即温差发电器组提供??的电功率随着热源温度的增加而增加，且增加幅度??越来越缓慢。电化学制冷系统的制冷功率也随废热??温度的增加而增加，但是增加幅度越来越明显。废??热热源的温度由ｌ〇〇°Ｃ增加至４００°Ｃ时，系统消耗??的功率由５．９２?Ｗ增加至３０８．７６?Ｗ，而系统的制冷??功率则由９３．０１?Ｗ增加至３６２
??ｒｃ／Ｋ??图８系统的功率消耗和制冷率随环境温度的变化??Ｆｉｇ．?８?Ｃｕｒｖｅｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｐｏｗｅｒ?ｏｕｔｐｕｔ?ａｎｄ?ｃｏｏｌｉｎｇ?ｌｏａｄ?ｒａｔｅ?ｗｉｔｈ??ａｍｂｉｅｎｔ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ??Ｔｃ／Ｋ??图９系统的热效率和制冷系数随环境温度的变化??Ｆｉｇ．?９?Ｃｕｒｖｅｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｔｈｅｒｍａｌ?ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ?ａｎｄ?ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ?ｏｆ??ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ?ｗｉｔｈ?ａｍｂｉｅｎｔ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ??图１０表明，当环境温度从２５°Ｃ增加到４０°Ｃ时，??虽然温差发电器的输出电压从５０．４３?Ｖ增加到５１．４８??Ｖ，增加幅度仅为２．１％，但系统的电流却从３．９７?Ａ??减小到３．６１?Ａ，下降幅度为９．１％，因此系统消耗的??电功率降低，制冷能下降。??ｒｃ／Ｋ??图１０系统的电流和电压随环境温度的变化??Ｆｉｇ．?１０?Ｃｕｒｖｅｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ａｎｄ?ｖｏｌｔａｇｅ?ｗｉｔｈ?ｗａｓｔｅ?ｈｅａｔ??ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ??３．４不同型号温差发电器系统的性能比较??图１１显示的是采用不同型号温差发电器系统的??输出功率、制冷功率、热效率和性能系数的比较。可??以看出，热源温度为３７０°Ｃ，环境温度为３５°Ｃ时，采??用ＴＧＭ－１２７型温差发电器时，系统的制冷功率和功??率消耗分别比ＨＺ－２型系统高２．４２％和６．０３％，但系??统热效率和性能系数分别降低４５．０６％和３．４１％。由??表１可知，不同型号的温差发电模块的几何参数和性??能参数均不相同，虽然ＴＧＭ－１２７与ＨＺ－２型模块相??比，两者的塞贝
【参考文献】：
期刊论文
[1]具有回热的电化学制冷机的性能分析[J]. 隆瑞,李保德,谢攀,刘志春,刘伟. 工程热物理学报. 2016(10)
[2]温差发电技术在国防工程中的应用探讨[J]. 李锴,张海涛. 船电技术. 2015(03)
[3]太阳能温差发电技术的研究现状[J]. 李漾,郑少华,李伟光. 机电工程技术. 2015(02)
[4]低温热能发电的研究现状和发展趋势[J]. 顾伟,翁一武,曹广益,翁史烈. 热能动力工程. 2007(02)
[5]温差发电器件导热系数[J]. 贾磊,陈则韶,刘晓光,胡芃,王泽深. 太阳能学报. 2004(06)
本文编号：3544312
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