以汽車(chē)尾氣余熱為熱源的半導(dǎo)體溫差發(fā)電器的理論研究.pdf

1、隨著近年來(lái)國(guó)家推行了一系列節(jié)能減排政策和措施,全國(guó)范圍內(nèi)對(duì)于節(jié)能減排越來(lái)越重視。我國(guó)已經(jīng)發(fā)展為一個(gè)汽車(chē)大國(guó),汽車(chē)行業(yè)內(nèi)的節(jié)能與減排也成為了一個(gè)重點(diǎn)研究的課題。發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性是汽車(chē)節(jié)能性的一個(gè)重要指標(biāo),由于發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)已經(jīng)比較成熟,單純從改善汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)性能來(lái)提高燃油經(jīng)濟(jì)性無(wú)疑是非常困難的,考慮發(fā)動(dòng)機(jī)排氣余熱量較多且溫度較高的特點(diǎn),利用半導(dǎo)體溫差發(fā)電技術(shù)回收汽車(chē)排氣中的余熱廢熱,將其轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存在蓄電池中,供車(chē)載用電器使用或者成為組成混合

2、動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力的一部分,這對(duì)于汽車(chē)節(jié)能減排來(lái)說(shuō)無(wú)疑具有十分重要的意義。本文基于傅里葉定律和帕爾貼效應(yīng)建立了一個(gè)以汽車(chē)尾氣為熱源的半導(dǎo)體溫差發(fā)電器的數(shù)學(xué)模型,并模擬計(jì)算了各種相關(guān)因素(比如尾氣流量,冷卻流體溫度與流量,高低溫端換熱系數(shù),PN對(duì)高度,電路外阻與內(nèi)阻之比等)對(duì)發(fā)電器的輸出功率和效率的影響。結(jié)果表明,對(duì)于溫差發(fā)電器,采用水冷方式的效果明顯好于風(fēng)冷;增大系統(tǒng)高溫端的換熱系數(shù)帶來(lái)的輸出功率與效率的提升明顯好于增大低溫端換熱系數(shù)。同時(shí)發(fā)

3、現(xiàn),發(fā)電器輸出功率隨著PN對(duì)高度的變化存在峰值,而且這個(gè)峰值點(diǎn)的PN對(duì)高度隨材料導(dǎo)熱系數(shù)的減小而減小,隨塞貝克系數(shù)和材料電導(dǎo)率的增加而增加。另外還發(fā)現(xiàn),發(fā)電器輸出功率和效率隨著外阻與內(nèi)阻之比的變化出現(xiàn)最大值,不同于一般的電路,最大輸出功率的負(fù)載點(diǎn)發(fā)生漂移,這個(gè)最大值是在外阻明顯大于內(nèi)阻的情況下出現(xiàn),而且,隨著材料ZT值的增加,這個(gè)最大功率值出現(xiàn)點(diǎn)向外阻與內(nèi)阻之比增大方向移動(dòng)。從改善分析得出的影響性能的主要因素角度出發(fā),提出了結(jié)合相變技術(shù)