基于斯特林机的碟式太阳能热发电系统性能仿真分析

通过对聚光器、接收器和斯特林机等模块进行分析,得到了各模块之间的函数关系,建立了碟式太阳能热发电系统的能量传递模型,运用该模型对碟式太阳能热发电系统在不同气候条件下的性能进行了仿真分析。结果表明,斯特林机压力与太阳直接辐射强度呈线性增大关系;当斯特林机热头温度保持在设定值范围内时,系统净输出功率随斯特林机压力的增大而升高;当环境温度降低时,斯特林机效率和系统净输出功率均有所升高,但系统净输出功率升高幅度不大;当风速增大时,接收器效率及系统净输出功率均降低。     

温差电组件串并联连接的热阻解析模型

为了选择合适的温差电组件和外部换热器,根据非平衡态热力学理论和牛顿冷却定律,对温差电组件采用串并联连接方式的温差发电系统进行了研究,导出了系统输出功率的热阻解析模型,探讨了温差电组件总数量、并联组件数量、热电模块及其热端和冷端的热阻等对系统性能的影响.结果表明,系统电阻与负载电阻、热电模块热阻与其热端和冷端的热阻之间存在匹配关系,能使系统获得最大的输出功率;随着并联组件数量的增加,最大输出功率和回路电流得到了提高,但系统的输出电压却降低了.研究结果为温差发电系统的合理装配及性能优化提供了理论参考.     

能量梯级利用型温差发电系统的动态特性研究

为了增强对温差发电系统的动态特性的认识,提高系统级发电效率,从而拓展温差发电技术在分布式能源以及耦合常规热源发电方面的应用前景,针对一种能量梯级利用型温差发电系统进行数学建模及仿真计算,并据此搭建了实验台.实验与仿真计算的结果证明,温差发电系统的数学模型能够较好地反映系统的动态性能,且合理地布置高、中、低温温差发电模块能够有效地实现对热源的梯级利用,系统级发电功率及发电效率可分别达到393.33 W和7.05%.     

有机工质余热发电系统的经济性分析

由于有机工质余热发电系统的经济性是影响该技术推广应用的关键因素,本文对系统的经济性进行分析研究。以蒸发温度、蒸发器窄点温差、余热介质流量及冷却水流量为自变量,建立了以最小电力生产成本为目标函数的优化模型;分析了各参数对系统电力生产成本的影响,并以6种有机工质为例,对系统进行了参数优化;且比较了余热温度对最佳参数的影响。结果表明:由于蒸发温度、蒸发器窄点温差、余热介质及冷却水流量对系统设备造价和净输出功的综合影响,其均存在最佳值使电力生产成本最小;在余热介质进口温度170℃和冷却水进口温度20℃时,工质R245fa的经济性最好,对应的最小电力生产成本约0.433 9元/(k W·h);且随着余热介质进口温度的升高,系统经济性提高,对应的最佳蒸发温度、蒸发器窄点温差及余热介质流量均增大。     

太阳能辅助小温差热发电系统的初步研究

太阳能辅助小温差热发电系统以工业废热作为第一级热源、太阳能集热器作为第二级热源,循环工质在热源中蒸发并过热后,在汽轮机中膨胀做功,从而驱动电机发电.分析了该系统的工作原理和循环过程,并在理论分析的基础上,进行了系统的热力计算.理论计算结果表明:在循环工质为R717,循环工质蒸发侧相变温度为60℃,冷凝侧相变温度为27℃的条件下,此太阳能辅助小温差热发电系统的总的发电效率可达7.15%,表明该小温差发电装置具有较好的应用前景.     

基于太阳墙技术的太阳能热气流发电系统的数值模拟

结合太阳能热气流发电系统和多孔板集热墙的特点,设计了一种基于太阳墙技术的太阳能热气流发电系统,分析了该系统内的传热与流动过程,在局部非热力学平衡的条件下,采用双方程多孔介质模型耦合空腔内的流动和传热过程进行了数值模拟,分析了多孔板的渗透率对入口流速、出口速度、出口温度、系统抽力和系统最大输出功率的影响。结果表明,提高多孔板的渗透率,使烟囱内气流速度增大,入口处气流速度变得不均匀、温升减小、抽力降低、系统最大可能的输出功率先增大,后减小。计算结果表明存在一个最优的孔隙率,可以获得比较均匀的入口流速,系统效果最优。     

600 MW机组凝汽器最佳冷却倍率的分析计算

采用cycle-tempo软件,通过某厂热力系统的质量和能量守恒方程,构建其600MW热力发电机组的静态系统模型.通过理论分析冷却水流量、初温以及工况的变化对凝汽器性能的影响,并结合模型在冷却水进口水温和进水量变化时,根据实际运行数据的范围,使用计算机迭代,在全厂煤耗率最低时获得最佳冷却倍率.     

海洋温差发电的研究现状与展望

海洋是一个巨大的能源库,世界各国都致力于海洋能的开发与利用,其中海洋能的热电转换备受关注.在阐述海洋温差发电(OTEC)的优势及国内外发展现状的基础上,重点对动力循环方式、工质特性对循环的影响进行分析.由于低品位能的热电转换效率较低,提高循环净效率迫在眉睫,因此论述了提高海洋温差发电动力循环净效率的措施,并对海洋温差发...     

太阳能温差发电系统热电性能的分析

温差发电技术是利用塞贝克效应直接将热能转化为电能的发电技术,是一种绿色环保的发电方式.本文对半导体温差发电模块的实际传热模型及温差发电系统的热电性能进行分析.探索温差发电系统达到较优性能时与各相关参数的关系,为以后的深入研究提供有价值的理论依据.     

CO2空气源热泵热水器的实验研究

为了研究跨临界CO2热泵系统外界因素对系统性能的影响规律,在自行搭建的实验台上通过改变冷却水体积流量、冷却水进口温度和环境温度研究系统性能变化,分析CO2质量流量、压比、制热量和制热系数(COPh)等系统参数的变化趋势,研究压缩机绝热效率和换热器热交换完善度对制热系数的影响.在测试工况范围内,实验结果表明:当冷却水体积流量增加或冷却水进口温度降低时,CO2质量流量、压比和压缩机功率减少,制热量和制热系数增加;当环境温度升高时,CO2质量流量和制热量增加,压比和压缩机功率基本不变,制热系数增加;压缩机绝热效率与气体冷却器的热交换完善度成为制约制热系数提高的2个重要因素.     

利用回收尾气发电制冷的汽车主动式热电空调性能研究

针对汽车尾气排放造成的热污染和能源浪费,提出一种利用回收尾气发电制冷的汽车主动式热电空调,并对其性能进行研究。利用热电技术(热电发电、热电制冷)对汽车高温尾气废热进行回收,用回收热能对汽车内环境进行供冷。通过建立该主动式热电空调的热力学模型,对不同废气温度、室外环境温度以及车内温度对系统性能的影响进行对比分析。结果表明:主动式热电空调性能受尾气温度、室外温度和车内温度影响较大,且其中尾气温度对制冷量和发电效率影响最大; 增加发电片数目能够有效提高制冷量和系统效率; 当发电片数目n=6时,该模型可达到最大制冷量以及最大系统效率,分别为109.92 W和0.46。     

Theoretical analyses of the performance of a concentrating photovoltaic/thermal solar system with a mathematical and physical model,entropy generation minimization and entransy theory

In this paper, the performance of a concentrating photovoltaic/thermal solar system is numerically analyzed with a mathematical and physical model. The variations of the electrical efficiency and the thermal efficiency with the operation parameters are calculated. It is found that the electrical efficiency increases at first and then decreases with increasing concentration ratio of the sunlight, while the thermal efficiency acts in an opposite manner. When the velocity of the cooling water increases, the electrical efficiency increases. Considering the solar system, the surface of the sun, the atmosphere and the environment, we can get a coupled energy system, which is analyzed with the entropy generation minimization and the entransy theory. This is the first time that the entransy theory is used to analyze photovoltaic/thermal solar system. When the concentration ratio is fixed, it is found that both the minimum entropy generation rate and the maximum entransy loss rate lead to the maximum electrical output power, while both the minimum entropy generation numbers and the maximum entransy loss coefficient lead to the maximum electrical efficiency. When the concentrated sunlight is not fixed, it is shown that neither smaller entropy generation rate nor larger entransy loss rate corresponds to larger electrical output power. Smaller entropy generation numbers do not result in larger electrical efficiency, either. However, larger entransy loss coefficient still corresponds to larger electrical efficiency.     

Study on the performance of TEG with heat transfer enhancement using graphene-water nanofluid for a TEG cooling system

Improvement of the heat transfer effect of cold side of a thermoelectric generator(TEG) is one of the approaches to enhance the performance of the TEG systems.As a new type of heat transfer media,nanofluids can enhance the heat transfer performance of working liquid significantly.In this study,the performance of a commercial TEG with graphene-water(GW) nanofluid as coolants in a minichannel heat exchanger is investigated experimentally at low temperatures.The results show that the output power of TEG increases with the flow rate under 950 mL/min.However,the fluid flow rate has no influence on the output power of TEG with higher flow rate(larger than 950 mL/min) when the heat transfer dynamic balance state of the system is reached.The optimal concentration and flow rate of nanofluid are 0.1 wt%and 950 mL/min,respectively.At the optimal conditions,the improved voltage,output power and conversion efficiency with GW nanofluid applied in the cooling system are increased by11.29%,21.55%and 3.5%in comparison with those with only water applied,respectively.     

热电发电器件能量转换效率测量

热电器件可以实现热能和电能的直接转换,在废热回收和固态制冷领域具有重要的研究价值,对热电发电器件的能量转换效率进行精确测量是评价热电材料和器件性能的重要基础。针对测量过程中存在测量参数多、误差来源广等问题,本文从测量原理出发,通过公式推导和合理赋值对影响能量转换效率测量的因素进行详细分析,指出提高器件输出功率和冷端流出热流值的测量精度对于获取准确的转换效率必不可少。其中,器件输出功率的测量结果主要受界面接触电阻的影响,冷端流出热流值的准确获取则需要选择合适的参比试样。此外,当热端温度较高时,还需要考虑热辐射的影响。最后,简要总结了近年来高能量转换效率热电发电器件的研究进展和面临的挑战。     

冷端冷却方式对聚光光伏热电耦合系统的影响

聚光光伏热电耦合系统(CPV-TE)通过聚光增大光照强度,提升热电模块两侧的温差进而提高热电效率,但聚光同时也带来光伏电池温度过高等问题.提高冷端换热能力是降低光伏温度,提升热电冷热端温差的有效手段.研究了不同光强下,冷端冷却温度、冷却水流速以及不同冷却介质对CPV-TE的影响.研究发现降低冷却水温度和提高介质流速,不...     

镍泡沫定型相变材料制备与性能研究

聚光光伏热电耦合系统(CPV-TE) 通过聚光增大光照强度, 提升热电模块两侧的温差进而提高热电效率, 但聚光同时也带来光伏电池温度过高等问题。提高冷端换热能力是降低光伏温度, 提升热电冷热端温差的有效手段。研究了不同光强下, 冷端冷却温度、冷却水流速以及不同冷却介质对CPV-TE 的影响。研究发现降低冷却水温度 和提高介质流速, 不仅降低光伏电池温度、提高光电转化效率, 而且增大热电模块两侧的温差提高热电效率。采用MWCNT- 水纳米流体作为换热介质, 可以进一步提升冷却效果进而提高系统整体输出。     

月球原位能源支撑技术探索构想

随着探月工程规模的不断扩大,仅仅依靠太阳能电池或小型放射性同位素电源将难以为月基活动提供充足持续的能源供应,研发月球原位能源供给技术是各类月基活动的关键基础。本文基于月壤和月岩恒温层与月球表面存在巨大温差的特性,提出了利用该温差进行发电的月基原位能源支撑技术构想,设计了月球温差热电材料热伏发电技术和月球温差磁悬浮发电技术及实施构想。月球温差热电材料热伏发电系统直接利用热电材料实现昼夜连续工作的热电转换,将月表辐射能（白天）以及月壤的热能（夜晚）连续转化为电能;月球温差磁悬浮发电系统和技术利用氨-铝热虹吸管取热和磁悬浮透平发电机发电的方案将月球表面与月球月岩恒温层之间的温差转换为电能。两类月基温差发电技术具有无机械摩擦、效率高、寿命长、质量轻的优点,可为探月活动原位能源供给提供相关技术支撑。     

聚光太阳电池联合温差发电系统实验研究

设计并搭建一套小型聚光太阳电池联合背板温差发电系统,介绍了该系统的结构,推导了该系统输出功率的数学表达式,并在室外对其进行实验研究.结果表明：随着辐射强度的增强,太阳电池短路电流I_SC呈近似线性升高,高辐射强度下的增长率比低辐射强度时小;太阳电池的开路电压U_OC高于空冷对照组相对应的测量值,日平均高0.16 V,温差发电芯片的最大输出功率出现在辐射强度曲线的下行段,为0.52 W,一天的输出电量为2.9 W·h.     

空冷型光伏光热一体化系统的实验研究

对空冷型单晶硅光伏光热一体化系统进行了实验研究,充分肯定了光伏光热一体化系统对于提高电效率和利用热能的作用.通过对带有风机的空冷型强制对流单晶硅电池板与空冷型自然对流单晶硅电池板两者的电效率、净电效率和热效率的比较,探讨风机对于电池板散热的效果以及对其各项效率的影响.