温差发电器应用于火力发电厂的分析

火力发电厂用锅炉吸收热能发电,而锅炉这一特殊结构部件既可以为热电效应为基础的温差发电器提供热源,也可以为其提供冷源,这为温差发电器应用于火力发电厂创造了条件。本文对应用温差发电器的可能性以及应用后火力发电厂的效率进行了分析,结论是可以提高火力发电厂效率,提出了锅炉各个温度区域如何应用热电器件的方法,并对在锅炉中应用温差发电器应该考虑的问题进行了分析。     

车用内置式温差发电器换热性能的数值模拟

本文针对提出的一种内置高强度温差发电器的结构,采用FLUENT软件对其对流换热系数、速度模量、径向速度进行分析,并和平板式温差发电器进行对比.结果表明提出的新结构在壁面换热方面优于平板式温差发电器,在节能应用中有很大潜力.     

太阳能驱动半导体温差发电器性能参数的优化设计

应用非平衡态热力学理论,研究太阳能驱动半导体温差发电器的性能特性,确定发电器在最大效率时的优化条件,对系统的主要参数作了详细的讨论,得到一些有意义的新结论。     

发动机温差发电仿真系统研究

构建了车用发动机温差发电系统的数字仿真系统,仿真流程是：根据发动机的结构,采用AVL—BOOST软件对发动机的运行工况进行仿真,以获得的排气温度、压力、流速值作为温差发电计算的初始条件;建立温差发电器的几何模型,采用Star—CD软件对它的传热特性进行数值计算,获得转换元件的温度分布,进而可以计算得到温差电源的输出参数。文中针对某型号四冲程汽油机一内置式温差发电器系统,给出了计算实例。     

具有PCM的汽车尾气温差发电器的变工况模拟

以内燃机为动力的汽车尾气余热具有高度瞬变特性,而温差发电器(termoelectric generator,TEG)往往对温度的变化较为敏感,针对这一矛盾,在尾气管道和热电模块之间添加相变材料层以减缓尾气温度波动对热电模块性能的影响。通过模拟计算的方法,比较了变工况条件下,相变材料层的添加对热电模块热端平均温度、输出电压等因素的影响。结果表明,相变材料(phase change materia,PCM)的添加对热电模块热端温度波动起到了良好的缓冲作用,大大提高了TEG输出电压的稳定性。     

应用温差发电器降低锅炉排烟热损失

锅炉是一种特殊结构部件，既可以为热电效应为基础的温差发电器提供热源，也可以为其提供冷源，这为应用温差发电器创造了条件。应用温差发电器可以降低排烟温度，减少排烟热损失。文章对应用温差发电器的可能性以及应用后的效率进行了分析，结论是可以提高锅炉效率；提出了如何应用温差发电器件的方法．并对锅炉应用温差发电器降低排烟损失应该考虑的问题进行了分析。     

ZT值温度依存性对温差发电器热电性能的影响

为了评估热电材料ZT值温度依存性对热电发电器性能的影响,基于HZ-20商用热电材料的热物性参数,分别采用定物性与变物性的计算方法,对温差发电器在具有不同热源温度下的工作性能进行理论研究。研究结果表明,当采用定物性方法计算时(即不考虑ZT值温度依存性),输出功率及相应转换效率的计算值都较采用变物性计算时存在一定的偏差。当半导体热端温度低于定物性计算时采用的定性温度值时,偏差很小,但随着半导体热端温度的继续增加,偏差则越来越大,高热端温度下计算得到的计算偏差达30%左右。因此,热电材料ZT值温度依存性对温差发电器热电性能的影响不容忽视。     

夹套热-固耦合分析设计

运用有限元分析软件ANSYS,对夹套容器建立实际结构的三维模型,对其进行机械应力分析和热应力分析,得出夹套的变形图和应力分布云图,说明温差应力对设备的影响。     

海洋温差发电系统热力学及热经济性分析

以热力学基本原理为基础,建立了海洋温差发电系统仿真模型,对比分析了亚临界状态下R717、R134a和R600三种工质系统在约束蒸发器窄点温差条件下优化目标函数随蒸发温度的变化规律。结果表明:蒸发温度越高,不同系统换热器的热负荷以及冷、热海水泵功率越小,最佳蒸发压力和工质泵功率越大;不同系统的热效率和单位换热面积输出电量与蒸发温度的相关性较大,随蒸发温度的增加近似线性递增。蒸发器的换热面积与循环工质种类的相关性较小,但冷凝器的换热面积与循环工质种类的相关性较大。R717循环更接近于卡诺循环,R717的系统热效率最大,热负荷及泵功率最小,且其热经济性目标函数值在合适的范围内,是海洋温差发电系统较为理想的循环工质。研究结果可为海洋温差发电系统的设计、试验及设备选型提供理论参考。     

高效分段温差电单偶仿真设计

由于温差电材料的热电性能随着温度变化而变化,优值系数ZT也随之改变,导致不同温差电材料的只在某一温度区间有较高的效率,因此,分段温差电元件概念被提出,据此可以在很大程度上提高热电转换效率。本文建立了基于P型BiSbTe＼Zn4Sb3＼CeFe4Sb12、N型Bi2Te3＼GoSh3半导体分段温差电单偶模型异进行了ANSYS有限元分析。在对分段温差电元件长度比、截面比及负载电阻均进行优化后,得到在冷端温度为298K,热端温度为973K、873K、773K、673K时的理论转换效率分别为15．2％、13．8％、12．1％、10．6％。     

光伏-温差热电混合发电模块的性能特性

建立了光伏-温差热电混合发电模块的数学模型,导出模块的输出功率和效率表达式,对混合发电模块进行了仿真及试验,揭示了光伏-温差热电混合发电模块的性能特性。研究结果表明,使用混合发电模块可实现能源的梯级利用,提高太阳能的利用率和系统的效率及输出功率。     

基于改进贪心算法的温差电器件电-热耦合效应研究

温差电器件实际工作时由于内电阻的存在不可避免地会产生焦耳热,传统的温差电研究中虽注意到温差发电过程中的焦耳热现象,但只是在等效计算热功率时消去焦耳热部分,而忽略了焦耳热对温差电器件热、冷端温度分布的影响。针对传统研究的不足,考虑实际应用中的电-热耦合效应,运用理论推导的方法建立了第三类边界条件下的温差发电负载模型,并利用改进贪心算法迭代求解,最后以SP1848-21745型温差发电片为例,通过试验验证了模型与算法的正确性。模型的数值求解与发电片实测结果对比表明,考虑了电-热耦合效应的温差发电负载模型的热电输出值更接近实测值。     

基于有限元热-流耦合场仿真的变压器风道结构改进

变压器的热点温升是影响变压器正常运行的一个重要因素,合理的风道结构改进可以在一定程度上降低热点温升。为此,首先建立变压器的二维有限元模型,采用有限元磁场分析得出各部分的热源荷载;再通过有限元热-流耦合仿真计算,得到变压器绕组的温度分布,确定绕组的热点位置;然后针对热点分布位置提出了风道结构改进方案,并再次进行仿真分析。对比分析改造前后绕组的温度和热点情况,表明改造后热点温升降低15%,证明了改造方案的可行性。     

渡槽在折线温差分布下的横向温度应力计算

为分析渡槽在折线温差分布下的横向温度应力,运用公路桥梁规范中折线温差分布函数,推导了渡槽在折线温差分布下横向温度自约束应力和框架约束应力计算公式,计算了渡槽在冬季骤然降温作用下的温度应力。计算表明,渡槽外表面总应力是壁厚和温差的函数,当壁厚不变,温差减小50%时,其温度应力也相应减小50%,当温差不变,壁厚减小50%时,其温度应力减小21%;与指数温差分布函数计算的温度应力值相比,该方法计算值较小,在设计时若按此考虑渡槽温度荷载,则能显著提高渡槽的安全性能。     

多孔圆柱燃烧器设计与仿真

本文的研究对象为不同结构的多孔圆柱式燃烧器。文章采用了数值仿真的方式,探究了其冷态、热态下的流场、温度场和火焰结构。通过对比温度场分布、传热效果,本研究获得了适用于壁挂炉的燃烧器最佳结构。     

锂离子电池组的三维电化学-热耦合仿真分析北大核心CSCD

锂离子电池广泛用于新能源汽车等领域。为了便于设计高效的电池热管理方案,提高电池耐久性,建立了三维电化学-热耦合模型,该模型能够从时间与空间上反映电芯产热率与电池单体温度分布,用于预测极片不同部分的电特性与电池单体温度分布。3个单体并联的电池组热模型由3个单体尺寸的热模型组成,每一个热模型皆与极片尺寸的三维电化学模型耦合。实验数据验证了该三维电化学-热耦合模型的有效性。其中,电池单体端电压平均绝对误差不超过0.016 V,温度的平均绝对误差不超过0.36℃;电池组各表面的温度平均误差不超过0.40℃。深入分析表明:正极材料中的电流密度与放电深度和电化学反应区域有关。在放电的前中期,电化学反应区域主要在凸缘处,此时凸缘处电流密度最高;在放电后期,电化学反应区域主要在正极材料的底部,此时底部的电流密度大于凸缘处。此外,电池组的温度不是电池单体温度数值上的简单叠加,中间电池温度比两侧电池温度高,且在电池组边界条件一致时,两侧电池温度成对称分布。电池组之间存在空气不流通而引起的温度聚集效应。减少电池组间的空隙、在其中加入热导率大的材料作为传热介质能有效降低中间电池的温度。     

某超临界汽轮机高压内缸紧固螺栓的热-机耦合应力分析

针对某电厂660 MW超临界汽轮机高压内缸紧固螺栓断裂原因分析需求,以汽缸-螺栓系统为研究对象,应用弹塑性有限元法,并引入子模型分析技术,分别构建了以螺栓光杆模型为基础的汽缸-螺栓整体有限元模型以及考虑螺纹细节的螺栓有限元子模型。以整体模型为基础,结合汽轮机冷启动过程热力参数,模拟了高压内缸及其关键紧固螺栓的温度与耦合应力随启动过程的变化,并确定出螺栓最大耦合应力时刻。进一步采用有限元子模型模拟了该时刻下紧固螺栓的局部热-机耦合应力场,并确定出螺纹牙根部的等效应力分布。通过与螺栓材料的屈服强度进行比较,表明该紧固螺栓与下缸体啮合第一扣螺纹等效耦合应力已超过材料的屈服极限,因此,在实际服役中,循环塑性应变与低周疲劳损伤可能成为紧固螺栓断裂的原因之一。     

某柴油机凸轮轴箱的热-机耦合分析

以某机车用6缸直列柴油机凸轮轴箱为研究对象,建立凸轮轴箱和机体的装配接触模型,利用Ansys Workbench平台建立有限元模型,并根据凸轮轴箱的实际受力情况对其施加约束和载荷,进行稳态热分析和热-机耦合分析,得到其在缸头约束、螺栓预紧力、热负荷综合作用下的应力与变形云图,找出最大应力和变形所在位置。结果表明:凸轮轴箱各部位的应力满足材料的强度要求,最大变形出现在凸轮轴箱顶端,最大应力出现在凸轮轴箱右侧弧形板与侧板的端角处,凸轮轴箱设计安全。     

NY6280ZJB柴油机气缸套热-机耦合分析

介绍了NY6280ZJB柴油机气缸套分别在机械载荷、热载荷、热-机耦合下的应力应变情况,得出热载荷对气缸套的应力影响尤为显著,不可忽略;并且最大应力通常发生在凸肩位置处,在使用过程中易发生凸肩处裂纹危险;为气缸套的设计或改型升级提供了理论指导。