基于脉动热管的船舶尾气余热温差发电装置性能优化
发布时间：2021-01-13 14:38
节能减排是当今社会发展的主题,对解决能源问题,环境污染问题具有重大意义。船舶余热回收是节能减排的重点研究方面,备受世界各国造船界和航运界关注。温差发电技术具有结构简单,无运动部件,无污染等优点,在余热回收领域具有巨大的潜力。本文针对一种结合脉动热管技术的船舶尾气余热温差发电装置进行研究,主要完成工作如下:（1）根据温差发电装置进行理论建模;（2）对理论模型中无法直接获取的参数进行实验和拟合,包括温差发电片相关性能参数和脉动热管相关性能参数;（3）根据理论建模在设定工况下进行数值计算,分析相关设计参数对温差发电装置总输出功率和平均输出功率的影响;（4）根据分析结果,确定了温差发电装置在设定工况下的最优结构。计算结果表明:（1）对于单侧布置1层发电片的温差发电装置,随着模块数的增大,总输出功率增大。在常用工况下,平均增加1个温差发电模块,总输出功率增大6.6W,增大82%。（2）对于6个温差发电模块,单侧布置发电片的温差发电装置,在设定工况下,随着发电片布置层数增多,温差发电装置总输出功率增加不多,甚至有所减小。在常用工况下,布置1层发电片装置总输出功率为41.04W,布置2层温差发电片装...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１温差发电装置结构示意图??Ｆｉｇ．?２．１?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ?ｄｅｖｉｃｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??
?基于脉动热管的船舶尾气余热温差发电襄置性能优化???为ｇｖ／ｎ，冷却水单位时间内带走的热量和。整个温差发电装置总发电??１７＝１??量％因此，可以先对１个温差发电模块进行建模，再将各个模块进行??？＝１??叠加，从而确定整个温差发电装置的总发电量。??由温差发电装置工作原理可知，温差发电装置主要包括管簇对流，脉动热管导热，??温差发电片，冷却水块四部分能量转换。于是，对１个温差发电模块的温差发电装置进??行热流分析，可以得到如图２．３所示的能量网络示意图。??％?ｒ—￣—］?ｉ——：—｜?｜??ｑ〇??—？?管簇对流一？一脉动热管＾温差Ｈ发电一冷却水块一＊?＿＿??Ｔａ，?ｉ??｜?Ｔｕ？ｐ，ｅ｜??ｔ？ｈｉ＞．ｃ?Ｒｃ?Ｔｈ???Ｔｃ?Ｒｃ?Ｔｓ???Ｔｉｔ?ｉ??ｆ?，??ｗ??图２．３?—个温差发电模块能量网络示意图??Ｆｉｇ．?２．３?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｏｎｅ－ｍｏｄｕｌｅ?ｔｈｅｎｎｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ?ｄｅｖｉｃｅ?Ｅｎｅｒｇｙ?ｆｌｏｗ??其中，烟气进口温度ｒｕ．，？，脉动热管蒸发段温度７ｂＨＰ，ｅ，脉动热管冷凝段温度??温差发电片热端温度为ｎ，温差发电片冷端温度为ｒｅ，冷却水块壁面温度为ｔｓ，．冷却??水进口温度为？。脉动热管与温差发电片之间，温差发电片与冷却水块之间的凡为接??触热阻。两接触面间涂有导热硅脂，本文忽略接触热阻凡，于是ｒｆ＝７；。当??整个系统稳定时，脉动热管单位时间内提取的热量仍，一部分用于发电，发电量为％??另一部分由冷却水带走，即％。??于是，分别对一个温差发电模块中各个子模块，管簇模块、脉动热管模块、温差发??电片模块
?大连海事大学专业学位硕士学位论文???ＳＬ５＝ｇ７．８６??」Ｓｌｌ＝４?Ｖ??味?ｔ．??ｑｑ?Ｔａｉｌ??ｋ）?〇〇?????〇?〇?？?—??〇?〇?〇?????〇?．〇?〇?＜???〇?〇?〇?—??〇?〇?〇?????〇?〇?？?????〇?〇?〇??图２．４管簇对流模型示意图??Ｆｉｇ．?２．４?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?Ｔｕｂｕｌａｒ?ｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎ?ｍｏｄｅｌ??其中，烟气的体积流量为込，进口温度为ｒａ，，。另外，烟道的横截面积为脉??动热管的直径为插入烟道的长度为，脉动热管与烟气对流膜温，即脉动热??管蒸发段温度。该温差发电装置有《个模块，即《个带槽铜板，那么有２￥？个脉??动热管。一个脉动热管有５个弯头，即丨０根管，那么１个温差发电模块有２０根管，《??个模块有２〇ｘ？根管。??通过该模型可以计算出管簇对流中最大雷诺数，于是可获得努塞尔数，从而求得管??簇平均对流系数，最终得到一个温差发电模块单位时间从烟气中提取的热量％、出口温??度Ｒ．／、以及烟气通过管簇后的总压力降。??２．２．１最大雷诺数??Ｉ?Ｉ?Ｉ??最大雷诺数如〇＿是基于管簇中最大的流体速度进行计算的，而管簇中的最??大流体速度与烟气流入管簇中的速度，以及管簇在烟道中的排布有关系。于是，先计算??烟气流入烟道的速度。??？＝务?（２．１）??Ａ；Ｊ〇Ｉ??其中，．，为烟气流入烟道的速度，込为烟气的体积流量，Ａｗ为烟道的横截面积。??对于管簇叉排结构，最大流速可能在横向平面或对角面上。如果布置满足式（２．２），??则最大速度
本文编号：2975039
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１温差发电装置结构示意图??Ｆｉｇ．?２．１?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ?ｄｅｖｉｃｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??
?基于脉动热管的船舶尾气余热温差发电襄置性能优化???为ｇｖ／ｎ，冷却水单位时间内带走的热量和。整个温差发电装置总发电??１７＝１??量％因此，可以先对１个温差发电模块进行建模，再将各个模块进行??？＝１??叠加，从而确定整个温差发电装置的总发电量。??由温差发电装置工作原理可知，温差发电装置主要包括管簇对流，脉动热管导热，??温差发电片，冷却水块四部分能量转换。于是，对１个温差发电模块的温差发电装置进??行热流分析，可以得到如图２．３所示的能量网络示意图。??％?ｒ—￣—］?ｉ——：—｜?｜??ｑ〇??—？?管簇对流一？一脉动热管＾温差Ｈ发电一冷却水块一＊?＿＿??Ｔａ，?ｉ??｜?Ｔｕ？ｐ，ｅ｜??ｔ？ｈｉ＞．ｃ?Ｒｃ?Ｔｈ???Ｔｃ?Ｒｃ?Ｔｓ???Ｔｉｔ?ｉ??ｆ?，??ｗ??图２．３?—个温差发电模块能量网络示意图??Ｆｉｇ．?２．３?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｏｎｅ－ｍｏｄｕｌｅ?ｔｈｅｎｎｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ?ｄｅｖｉｃｅ?Ｅｎｅｒｇｙ?ｆｌｏｗ??其中，烟气进口温度ｒｕ．，？，脉动热管蒸发段温度７ｂＨＰ，ｅ，脉动热管冷凝段温度??温差发电片热端温度为ｎ，温差发电片冷端温度为ｒｅ，冷却水块壁面温度为ｔｓ，．冷却??水进口温度为？。脉动热管与温差发电片之间，温差发电片与冷却水块之间的凡为接??触热阻。两接触面间涂有导热硅脂，本文忽略接触热阻凡，于是ｒｆ＝７；。当??整个系统稳定时，脉动热管单位时间内提取的热量仍，一部分用于发电，发电量为％??另一部分由冷却水带走，即％。??于是，分别对一个温差发电模块中各个子模块，管簇模块、脉动热管模块、温差发??电片模块
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