一种小型热释电能量转换装置的特性分析

设计了一种小型热释电能量转换装置,基于热释电效应对该装置进行了理论分析,推导出了该装置的输出电流与电压的表达式。通过理论分析与实验的方法对简谐热激励下该装置的能量转换特性进行了研究,结果表明:当对装置进行调频处理时,热释电单元表面的温度将发生周期性的变化,并且在其正负极之间产生周期性变化的电压;调频频率、热源功率、装置散热情况及热释电陶瓷表面吸热率对该装置的输出电压会产生一定的影响;该装置产生的电能能量密度可达7.4mJ/cm3,可满足某些特殊场合的能量需求。     

前景广阔的热电材料

热电材料是一种利用固体内部载流子运动实现热能和电能直接相互转换的功能材料.人们对热电材料的认识具有悠久的历史.     

平面火焰微燃烧器及其温差热电转换系统

提出了一种厘米级别的平面火焰微燃烧器及其温差热电转换系统原理,即燃料氧化剂混合气相向穿过两块平行布置烧结多孔平板并在其表面形成稳定的火焰,实现燃烧器壁面温度远低于火焰温度的目的;进行燃烧器和微发电系统原型性能实验.在燃烧器烟气通道外壁面布置高导热系数薄匀热片能够有效改善热电模块热端温度场均匀性,从而提高系统安全性和输出性能.在燃烧燃料当量比(甲烷/空气)φ=0.6时,火焰温度高于800℃,壁面温度低于200℃,水冷条件下,商用碲化铋(Bi2Te3)热电模块热端150℃,系统可以获得8 V开路电压和1 W以上稳定输出功率,系统综合效率达1.6%.     

周期性热激励下PZT陶瓷的输出功率特性分析

前期实验主要分析了PZT热释电陶瓷在周期性热激励下其温度、输出电压和电流的变化特性。在此基础上,实验研究了PZT热释电陶瓷在周期性热激励下其输出功率的变化特性,主要讨论了PZT热释电陶瓷热电转换装置在接入不同负载时其输出功率的变化情况,并通过阻抗优化,获得最大的输出功率。实验结果表明,在0.1Hz调频频率下,当不接负载时,装置输出功率可达72.1μW,输出功率密度1.47mW/cm₃;当接入负载时,使负载阻值在0~20MΩ内变化,实验得出当负载阻值为7MΩ时装置产生的功率最大(实验所用的PZT热释电陶瓷的阻抗为7.96MΩ),达到了66.7μW,输出功率密度601.9μW/cm₃。     

氧化钛基半导体热电材料的研究进展

热电材料—即实现热能和电能之间直接相互转换的一类功能材料,提供了一种制冷或发电的新方法—在解决能源和环境危机问题上正在扮演越来越重要的角色。传统的三维材料中,由于几个决定热电性能的关键物理参数相互关联,使得现有热电材料很难获得较高热电优值（ZT）。金属氧化物热电材料由于其良好的耐高温性能,是中高温区使用的理想候选者。如果能提高氧化钛基化合物的热电优值,那么氧化钛基化合物将是一类非常优秀的热电材料,因为其不仅具有优良的化学稳定性和热稳定性,而且原材料丰富、不含有毒元素以及制备工艺简单。纳米化能显著降低材料的热导率,是最近二十年提高热电性能的一条主要途径。同时,通过界面和化学组成调控增加与电学性能相关的功率因子也是一种继续提高热电性能的重要方法。本文综述了我们近期对氧化钛基热电材料的研究成果,包括对钛酸盐纳米管较大赛贝克（Seebeck）系数的实验发现,提出利用一维纳米材料独特的空心结构和纳米管层状特殊构造,将两个相关联的物理参数（热导率和电导率）分别调控;通过合成氧化钛基纳米复合材料,研究界面对载流子和声子散射的作用,提出通过载流子能量过滤效应提高其热电性能;采用尿素燃烧法和高温烧结等方法合成具有纳米结构和化学组成调控的氧化钛基化合物,认识化学组成以及界面对声电输运的作用规律;最后介绍能显著提高热电材料功率因子的载流子非对称迁移的理论。     

天然气热电冷联产的技术方案分析

天然气热电冷联产(CCHP)由于其较高的能源利用率，在全世界范围内得到了迅速的发展和广泛的利用。目前国内外相关设备已经比较成熟，因而热、电、冷相关技术参数的匹配便成为该总能系统中的技术关键，并在很大程度上影响到系统的经济效益。介绍了天然气热电冷联产系统的基本概念及发展应用情况，然后以国内某工厂CCHP系统的设计为实例，对“以热定电”和“以电定热”两种技术方案进行了参数计算和方案比较，并确定了“以电定热”的推荐方案。     

热电联产的节能分析与探索

热能和电能联合生产,可以节约大量能源,合理地利用能源,同时还可以减少城市的环境污染。推广热电联产,是我国能源工业的基本方针和发展目标之一。 据有关资料介绍,目前我国用于供热系统的能源约占全国总能耗的25％、燃煤量的三分之一左右,但供热系统的热能利用率不到30％。随着我国城市建设及工业生产规模的发展,人民生活水平的提高,能量的需求     

汤姆逊效应对热电发电机驱动热电制冷机装置性能的影响

建立了包含汤姆逊效应的热电发电机驱动热电制冷机(TEG-TEC)装置热力学模型,运用非平衡热力学理论和数值计算方法进行了性能分析,对比考虑和不考虑汤姆逊效应2种情况,分析了汤姆逊效应对装置性能的影响。结果表明,汤姆逊效应使TEG-TEC装置性能降低,且降低幅度随热电发电机高温热源温度或制冷空间温度升高而减小。当热电发电机热节点温度和热电制冷机冷节点温度分别取450K和285K,热电单元比取0.5时,汤姆逊效应使制冷率降低29.98%,使制冷系数降低23.02%,使极限制冷温差降低11.35%。考虑到汤姆逊效应的影响,应当将有限数量的热电单元适当多地分配到热电发电机中。文中结论为实际TEG-TEC装置的设计和运行提供了理论指导。     

太阳能半导体热电装置尺寸的优化分析

以多P-N结构成的半导体热电装置为研究对象,通过对热电装置模型的简化,并考虑材料参数随温度变化的实际情况,建立了热电效率随尺寸变化的数学模型。分析得出了影响热电装置热电效率的尺寸参数,为优化分析确定了设计变量和状态变量,并使有限元优化分析得到了简化。借助ANSYS优化分析模块,计算出了热电装置的最优化尺寸方案。     

热电冷联产中溴化锂制冷-热泵系统设计与性能分析

对热电冷联产中一种新型热回收系统——溴化锂制冷-热泵系统进行了系统设计与性能分析.该系统利用热泵回收溴化锂制冷系统的冷凝热来加热锅炉除盐水,可以减少除氧器中加热用的背压蒸汽消耗量,提高能源利用率,产生显著的节能、经济、环保效益.     

低温半导体热电堆内部温度分布的动态特性分析

本文建立了低温半导体热电堆的一维非稳态导热方程，并采用Binder—Schmidt显式方法，对低温热电堆内部温度分布进行了数值计算。分析表明，低温半导体热电堆内部温度场在发电循环建立后6—lOs内能够达到平衡状态，具有较好的动态响应特性。     

微小型热电转换装置冷热源的应用研究

微小型热电转换装置(Power MEMS)的质量/体积比功率除了与发电器性能有关外,还与热源和冷源的系统集成有关。分别采用液体高热值燃料、高贮能相变材料作为热源,用低温相变贮能材料作冷源,设计制造出热电转换装置,并通过实验测试进行了相关数据分析。分析了放射性同位素的优点和在热电发电中的应用现状,指出用其作为热源有助于热电装置的进一步微型化。实验结果也表明系统增加冷源助于装置微型化和提高热电输出功率。     

热电系统运行热经济性的分析

评价热电系统运行热经济性的一重要技术经济指标为供电煤耗,它与发电和供热方式以及热力设备效率等因素相关;热电系统运行方式不同,则其热经济性也不一样.阐述了热电系统运行热经济性的概念,结合该公司热电系统运行现状,分析了存在的问题,并提出提高热经济性的措施,改善热电技术经济指标.     

小型热电联产系统的热效率分析

以装机容量为12MW的某背压式供热机组为例,分冬季和夏季两种工况对小型蒸汽热电联产系统各部分的热效率以及各设备的性能参数进行了分析,得出了热负荷变化对热电联产热效率的影响关系,提出在全年热负荷变化较大的情况下,小型热电机组热效率不高,系统全年节能效果不理想。     

多级热电发电机特性分析与性能优化

基于非平衡热力学理论,建立多级热电发电机的数值分析模型,以数值算例分析其各级热电单元数相同时的基本输出特性,并在热电单元总数一定的约束下,分别以功率和效率为优化目标,优化热电单元在各级间的配置和工作电流。各级热电单元数相同时,一定工作电流下,由高温侧至低温侧,各级温差呈等差递增分布,功率和效率依次增大,分别存在两个最优工作电流对应最大功率和最大效率。当工作温差和Seebeck系数较小时,各级单元数相同可获得最大功率;当温差或Seebeck系数较大时,热电单元数由高温侧至低温侧依次增大且呈等差分布可获得最大功率;对热电发电机各级配置相等数目的热电单元可获得最大效率。     

船舶柴油机尾气热电装置热分析及结构设计

船舶柴油机具有能耗高,热效率低的特点,对尾气余热回收装置进行热分析和结构优化设计能有效提高余热回收效率.对基于温差发电的船舶柴油机余热回收装置进行热分析,提出余热回收装置的优化规律.选取工程中热电模块材质、船舶柴油机常见工况作为仿真物性,用热电模块冷热端温度差作为热电转换效率的指标.在船舶柴油机常见的温度和速度工况范围...     

热电联产系统基本负荷与部分负荷下的热力学分析

热电联产系统基本负荷与部分负荷下的热力学分析大庆石工油学院吴国忠，项新耀１前言８０年代以来，为了缓解电力供需矛盾，保证原油生产用电，我国一些大油田相继建设了以油田气为燃料的燃气轮机热电站，其中大庆油田喇二ＭＳ—６００１型燃气轮机广机组与余热锅炉的联合...     

热,电,煤气“三联产”工艺制气系统能量转换效率的分析

本文以热、电、煤气“三联产”工艺工业性试验装置为例，定量评价了该工艺干馏器部分的能量转换的效率，讨论了其节能效果。