船舶余热温差发电的数值模拟与实验装置设计

发布时间：2017-08-10 08:25

  本文关键词：船舶余热温差发电的数值模拟与实验装置设计

  更多相关文章： 温差发电 回收利用 模拟 可行性

【摘要】：随着能源危机和环境污染日益严重,余热作为一种重要的能量来源,其回收利用广受关注。温差发电可将余热能量转化为电能,节能的同时降低有害物质排放,具有无污染、无噪音、结构紧凑、免维护等优点,是一种纯绿色能源技术。由于早期的温差发电装置安装成本较高;发电效率较低,限制了温差发电技术的应用。但随着热电材料的研发,安装成本和发电效率问题得到缓解,温差发电技术的应用逐渐被推广。但是,在船舶上的余热温差发电技术还未得到应用,对其可行性研究也相对较少。本文依据温差发电原理,主要针对船舶柴油机废气余热的利用,开展了船舶余热温差发电的数值模拟与实验装置设计研究,通过模拟结果验证了实际船舶余热温差发电装置应用的可行性。首先,建立了船舶余热温差发电实验装置模型,并利用Fluent软件模拟其换热过程,分析对比不同结构尺寸和边界条件下实验装置模型的温度场分布情况,得出:为了较好的平衡高温烟气余热,烟道外壁与温差发电片热端之间应填充约14mm厚度的导热油;与强制风冷相比,实验装置冷端采用水冷方式时,散热效果更好;实验装置冷端采取水冷方式时,冷却水的最佳流速约为1Om/s。其次,根据已确定的船舶余热温差发电实验装置结构参数和边界条件,设计并搭建实验台,实验台的工作环境参照实际船舶机舱的工作环境。利用Fluent软件对实验装置的换热过程进行模拟,同时,通过实验验证了本文模拟方法的正确性,并根据实验结果对实验装置结构参数进行进一步修正和优化。最后,依据本文船舶余热温差发电实验装置换热过程的模拟方法和修正、优化后的结构参数,对MANBW41V32/40式船舶主机的一段烟气管路在安装温差发电装置后的换热过程进行模拟,根据模拟结果验证了实际船舶余热温差发电装置应用的可行性。
【关键词】：温差发电 回收利用 模拟 可行性
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U665.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 研究背景及选题意义10-11
• 1.2 温差发电技术的发展历程11-12
• 1.3 温差发电技术国内外研究及应用现状12-17
• 1.3.1 国外对温差发电技术的研究及其应用综述12-16
• 1.3.2 国内研究及应用综述16-17
• 1.4 本文研究的主要内容17-19
• 第2章 温差发电的基本原理及传热学基本理论19-30
• 2.1 温差发电的基本效应19-24
• 2.1.1 赛贝克效应19-20
• 2.1.2 珀尔贴效应20-21
• 2.1.3 汤姆逊效应21-22
• 2.1.4 温差发电可逆效应各系数间的相互关系22
• 2.1.5 焦耳效应22-23
• 2.1.6 傅里叶效应23-24
• 2.2 传热学基本理论24-25
• 2.2.1 热传导24
• 2.2.2 热对流24
• 2.2.3 传热学的研究方法24-25
• 2.3 温差发电装置的性能参数25-27
• 2.3.1 温差发电装置的输出功率25
• 2.3.2 温差发电装置的发电效率25-27
• 2.4 热电材料的优值系数27-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 船舶余热温差发电实验装置的设计30-46
• 3.1 CFD基本理论30-33
• 3.1.1 CFD软件的构成31
• 3.1.2 求解器基本方程及模型31-33
• 3.2 船舶余热温差发电装置的结构设计33-41
• 3.2.1 船舶余热温差发电装置的基本结构33-34
• 3.2.2 网格划分及边界条件设定34-36
• 3.2.3 对比分析36-41
• 3.3 温差发电装置冷端冷却方式的对比与选择41-44
• 3.3.1 边界条件设定41-42
• 3.3.2 对比分析42-44
• 3.4 水冷方式下冷却水流量的选择44-45
• 3.5 本章小结45-46
• 第4章 船舶余热温差发电装置的模拟与实验46-55
• 4.1 船舶余热温差发电实验装置的系统结构46-48
• 4.1.1 热端单元46-47
• 4.1.2 热电转换单元47-48
• 4.1.3 冷端单元48
• 4.1.4 数据监测与采集单元48
• 4.2 船舶余热温差发电实验装置的数值模拟48-50
• 4.3 船舶余热温差发电实验装置的对比实验50-52
• 4.4 船舶余热温差发电实船装置的数值模拟52-54
• 4.5 本章小结54-55
• 第5章 结论与展望55-56
• 5.1 结论55
• 5.2 展望55-56
• 参考文献56-60
• 致谢60-61
• 作者简介61

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 汤广发;李涛;卢继龙;;温差发电技术的应用和展望[J];制冷空调与电力机械;2006年06期

2 宋祺鹏;尹忠东;单任仲;薛金会;;太阳能驱动温差发电技术[J];电气时代;2008年09期

3 徐立珍;李彦;杨知;陈昌和;;汽车尾气温差发电的实验研究[J];清华大学学报(自然科学版);2010年02期

4 张征;王能欢;;发动机温差发电仿真系统研究[J];节能技术;2011年04期

5 王颖;吕晶;;教学型温差发电演示仪的设计与制作[J];龙岩学院学报;2011年05期

6 吴郅俊;廖承菌;廖华;杨培志;张跃;;半导体温差发电器件应用探讨[J];云南师范大学学报(自然科学版);2012年05期

7 马洪奎;高庆;;一种温差发电模块的研制及其性能测试[J];电源技术;2013年04期

8 张硕果;曹海亮;;微燃烧温差发电系统的研究进展[J];广东化工;2013年13期

9 冯平;温亚东;石俊;邓泽宇;;浅谈温差发电的模拟实验及应用前景[J];机电信息;2013年21期

10 俞佩瑶;;利用雪进行温差发电[J];浙江科技简报;1982年06期

中国重要会议论文全文数据库 前4条

1 吴红霞;赵建云;漆小玲;区煜广;刘力千;朱冬生;;温差发电在燃气热水器上的应用研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集（第6分册）[C];2010年

2 康正东;高俊岭;张建中;陈e，

本文编号：649711