工业余热和汽车尾气废热温差发电回收利用技术的研究

发布时间：2017-09-08 11:39

  本文关键词：工业余热和汽车尾气废热温差发电回收利用技术的研究

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【摘要】：热电材料是一种利用固体内部载流子迁移实现热能与电能相互转变的功能材料。基于热电材料Seebeck效应的温差发电技术可直接将热能转换成电能，转换过程无污染、无噪音、安全可靠，，是一种绿色的能源转换技术。温差发电技术可广泛的应用于航空航天、军事、医学、工业等领域。 为了探索温差发电技术在工业余热和汽车尾气废热回收利用的应用技术，本文设计了工业余热温差发电系统和汽车尾气废热温差发电器，采用自行设计的温差发电模块性能测试平台和工业余热温差发电器和汽车尾气温差发电器性能测试平台，对温差发电模块、工业余热温差发电器、汽车尾气温差发电器的性能进行了测试，并分析了不同传热介质对温差发电器输出性能的影响。 实验结果表明，本文设计制作的工业余热温差发电系统设计合理，可用于多种形式工业余热的回收利用。热油式温差发电器在260℃温差下最大可输出160.05W直流电，154.05W交流电（按95%的交直流转换效率计算），其热能转换效率可达4.389%。汽车尾气温差发电系统可回收利用汽车尾气高温，提高汽车燃油效率。汽车尾气温差发电器输出功率随着烟气温度的升高近似成线性递增，集成后最高可达1000W，热能转换效率较低，约为3.124%。 自行设计的温差发电模块性能测试平台合理可靠，可精确测量20~100℃、20~450℃冷热端温度下不同尺寸的温差发电模块；TEHP1-12656-0.3型温差发电模块在25/400℃冷热端温度下输出功率最高可达30.9W；能量转换效率在25/300℃温况下为5.2%；在250~300KGF安装压力下可得到最大输出功率。 传热介质对温差发电器输出性能有一定影响。由于液体传热介质对流换热系数高，界面处存在粘性流体层，液体传热介质温差发电器TOTEG的输出功率和转换效率远高于气体传热介质温差发电器。
【关键词】：温差发电系统 工业余热 汽车尾气废热 传热介质 输出性能
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM913
【目录】：

• 摘要3-5
• abstract5-10
• 第一章 绪论10-26
• 1.1 研究背景和意义10-11
• 1.1.1 国内外能源形势及环境污染10-11
• 1.1.2 我国能源政策11
• 1.2 温差发电技术简介11-19
• 1.2.1 温差发电原理11-13
• 1.2.2 热电材料及其研究进展13-16
• 1.2.3 温差发电模块及其研究现状16-19
• 1.3 温差发电技术的应用19-25
• 1.3.1 国外温差发电技术的应用现状20-23
• 1.3.2 国内温差发电技术的应用现状23-25
• 1.4 本文研究目的和内容25-26
• 1.4.1 研究目的25
• 1.4.2 研究内容25-26
• 第二章 温差发电模块测试平台的设计及热电性能测试26-38
• 2.1 温差发电模块性能参数测试原理26-30
• 2.1.1 温差发电模块输出功率测试原理26
• 2.1.2 温差发电模块热电转换效率测试原理26-29
• 2.1.3 夹持压力对温差发电模块性能的影响29-30
• 2.2 温差发电模块性能测试平台及测试流程30-33
• 2.2.1 测试仪器和设备30-31
• 2.2.2 温差发电模块性能测试实验31-33
• 2.3 温差发电模块性能测试结果与分析33-36
• 2.3.1 温差值对发电模块输出功率的影响33-34
• 2.3.2 温差值对温差发电模块热电转换效率的影响34-35
• 2.3.3 安装压力对温差发电模块输出功率的影响35-36
• 2.4 本章小结36-38
• 第三章 工业余热温差发电系统设计及性能测试38-46
• 3.1 工业余热温差发电系统设计38-41
• 3.2 工业余热温差发电器性能测试41-43
• 3.2.1 温差发电器输出功率、热能转换效率测试原理41
• 3.2.2 温差发电器性能测试实验过程41-43
• 3.3 工业余热温差发电器性能测试实验结果与分析43-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第四章 汽车尾气温差发电器的设计、制作及性能测试46-59
• 4.1 汽车尾气温差发电技术46-48
• 4.1.1 汽车尾气温差发电技术的意义与前景46-47
• 4.1.2 汽车尾气温差发电技术47-48
• 4.2 汽车尾气温差发电器的设计与制作48-51
• 4.3 汽车尾气温差发电器性能测试51-54
• 4.3.1 温差发电器性能测试原理51
• 4.3.2 温差发电器性能测试系统51-53
• 4.3.3 汽车尾气温差发电器性能测试53-54
• 4.4 温差发电器性能测试实验结果与分析54-57
• 4.4.1 汽车尾气温差发电器输出功率55-57
• 4.4.2 温差发电器热能转换效率分析57
• 4.5 本章小结57-59
• 第五章 传热介质对温差发电器输出性能影响59-63
• 5.1 试验设备及方法59
• 5.2 TOTEG 和 ATTEG 输出功率对比分析59-61
• 5.3 TOTEG 和 ATTEG 转换效率对比分析61-62
• 5.4 本章小结62-63
• 第六章 结论63-65
• 参考文献65-69
• 致谢69-71
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 赵建云;朱冬生;周泽广;王长宏;陈宏;;温差发电技术的研究进展及现状[J];电源技术;2010年03期

2 鲍亮亮;韩永辉;张永忠;孟庆森;;温差发电技术及工业余热温差发电系统设计研究[J];兵器材料科学与工程;2015年02期

3 Chao Han;Zhen Li;Shixue Dou;;Recent progress in thermoelectric materials[J];Chinese Science Bulletin;2014年18期

4 郑艳丽;张卫华;杨梦春;;热电半导体发电器和致冷器的应用前景[J];铜业工程;2010年04期

5 邓亚东;范韬;郭s

本文编号：813820