溫差發(fā)電系統(tǒng)溫度場及工作性能的仿真和實驗研究.pdf

1、隨著環(huán)境問題和能源問題的日益突出，清潔能源的開發(fā)和能源的高效利用越來越得到人們的關(guān)注，利用廢熱進行溫差發(fā)電是解決能源問題的一種很好方法，而這取決于材料的熱電性能和溫差發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計。本文以集成了冷熱端換熱系統(tǒng)的溫差發(fā)電系統(tǒng)作為研究對象，采用仿真與實驗相結(jié)合的方法，系統(tǒng)研究了溫差發(fā)電系統(tǒng)的溫度分布及電輸出性能，并進一步探索了材料的熱電性能對溫差發(fā)電系統(tǒng)工作性能的影響權(quán)重。
　　首先對溫差發(fā)電系統(tǒng)的溫度分布進行了仿真和實驗研究。溫

2、差發(fā)電系統(tǒng)由碲化鉍基發(fā)電片和冷熱端流體循環(huán)系統(tǒng)組成。未接負載時的實驗測試結(jié)果表明，系統(tǒng)溫差主要建立在發(fā)電片冷熱端；熱水為90℃時，冷水為12℃時，發(fā)電片兩端能建立65℃的溫差。在有限元分析中，建立了與實驗相對應(yīng)的含31對熱電偶的1/4溫差發(fā)電系統(tǒng)模型，并建立了發(fā)電片與換熱器間的熱阻模型，含熱阻模型的仿真分析結(jié)果和實驗測量結(jié)果基本一致。在此基礎(chǔ)上，采用飽和水的物理性能，對高溫流體（100-200℃）進行了仿真分析，結(jié)果表明采用現(xiàn)有發(fā)電片結(jié)

3、構(gòu)和尺寸，在溫差發(fā)電片兩端能夠建立理想的溫差，有利于溫差發(fā)電。
　　接著，文中對溫差發(fā)電系統(tǒng)的電輸出性能進行了仿真和實驗研究。分析了多組冷熱端流體溫差、多組負載情況下溫差發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率以及轉(zhuǎn)換效率。仿真和實驗結(jié)果表明，溫差發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率和轉(zhuǎn)換效率均隨著冷熱端流體溫差的增大而升高；一定溫差下，最大功率出現(xiàn)在負載內(nèi)阻和發(fā)電片內(nèi)阻匹配的情況下。并對加負載后的能量流進行了分析。
　　最后對材料的三個熱電性能參量對溫差電系統(tǒng)工