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轻型客车内置式温差发电器热电特性的研究

郑鼎

  面对日益严峻的能源危机和环境危机,国家提出了可持续发展的战略,节能减排成为当前工业化进程一大主要目标。而汽车行业作为我国工业领域的一大支柱产业,降低车辆能耗则显得格外重要。由于热电技术能够直接将余热转化为电能,且结构简单,便有学者提出利用温差发电来对车辆尾气的余热进回收,供给车辆用电。目前普遍的做法是将热电模块布置于排气通道的表面,而这种方式一方面热电转换效率低下,另外一方面结构不紧凑,占用车辆底部大量空间,从而影响了热电技术在车辆节能方面的使用。近来,有学者提出在热电材料性能未能取得实质性突破的情况下,应从发电器的结构和热电偶布置两方面入手来提升温差发电器的功率密度和热电转换效率。本文根据这一思路对一种内置板式结构的温差发电器进行了研究,以探索新型温差发电器设计的方向和方法。 本文的工作主要分为以下几个方面: 1、对当前国内外热电技术的研究现状和发展方向进行了介绍,并将内置式结构与传统外置板式结构的优缺点进行了比较; 2、从传热学的角度对内置板式结构的综合换热性能进行了优化评定,同时对内置板上的温度分布进行了建模和计算,并据此对内置式热电偶堆的输出电压进行了计算; 3、根据热电转换的基本公式,对m ? n的温差发电模块的发电性能进行了计算推导和优化,并提出了适用于发电器输出稳压的开关型稳压电路; 4、对所提出的内置式结构的通道模型进行了相应的仿真实验,结果显示内置结构使得换热效果明显提升,且应根据流体条件来决定是否使用无源对流强化传热。同时考虑对流换热和辐射换热,应对内置板和通道面板同时加以利用,以提高热能综合利用效率; 5、通过车载实验,测量了汽车排气的相关参数,如发动机机舱内的温度、发动机的进气和排气温度,以及排气背压值等,为后续的设计计算提供了可靠的参数。……   
[关键词]:温差发电;内置板式;换热性能;发电性能;FLUENT
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:华南理工大学2011年
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