光伏热电耦合系统热阻分析及优化

建立了光伏-热电耦合利用系统的数学模型,并从热阻分析的角度对耦合系统进行了分析优化。对系统各部分热阻进行了敏感度分析,发现了冷却系统热阻为复合系统的控制热阻,并分析了各部分热阻对系统表现的影响。针对耦合系统的控制热阻,研究了冷却系统换热系数对系统总输出功率的影响,发现受迫风冷更加适用于不聚光的光伏热电耦合系统。比较了光伏热电一体化系统与原耦合系统,发现一体化可以提高复合系统的表现。     

新型热电热泵冷风机的性能研究

设计了一种新型热电热泵冷风机,建立了基于热阻网络法和换热器理论的热电热泵冷风机的数学模型,推导得出了能够有效表征该热电风机制冷性能的多参数耦合方程,并利用该模型分析了制冷片工作电流、散热热阻和新风流量的影响。然后以最大效率和最大制冷量、最小制冷片冷热端温差为综合最优为目标,对以上影响因素提出了最优控制方案,并进一步讨论了热电热泵风机的性能优化方法。该多参数耦合分析方法,对于热电冷风机的研究具有很好的参考价值。     

使用相变换热的温差发电器的数值模拟

为了解决温差发电技术中发电片热端与尾气间传热温差大造成的输出功率和热电转化效率不高的问题,本文提出通过改变尾气与温差发电片热端之间的传热结构,且在结构中充以气液相变工质的方法强化传热,并通过数值模拟的方法比较了加装相变结构前后温差发电器性能的变化。在此基础上,研究了尾气温度、流量及相变换热温差发电器的结构参数对其输出功率及效率的影响规律。结果表明,特定尺寸的相变结构可大幅提高发电器的输出功率及转化效率,但其优化效果受工质蒸发温度的限制。     

光伏-热电耦合系统器件选择原理

耦合器件的性能决定了光伏-热电耦合系统的可行性与优越性,但耦合系统器件的选择原理尚未被研究。本文建立了光伏热电耦合系统的理论模型,提出了使得光伏-热电耦合系统效率优于纯光伏系统的最小热电优值作为耦合系统器件选择与可行性评估的标准。提供了一套计算最小热电优值的方法,给出了采用具有不同效率及温度特性的光伏电池的耦合系统的最小热电优值,并讨论了热电器件结构和冷却系统对最小热电优值的影响。     

单级多单元热电制冷机制冷率优化

以不可逆单级多单元热电制冷机为研究对象,综合考虑热电单元内部效应、热电单元尺寸、热电材料物性随温度变化的特性、外部有限速率传热不可逆性,建立了较完备的有限时间热力学模型。在有限速率传热、有限尺寸(给定换热器总热导率、热电单元总数等)约束下,同步优化工作电流、热电单元尺寸和换热器热导率分配,得到装置的最大制冷率,并分析了重要参数对最大制冷率及最优变量的影响,所得结果可为热电制冷机设计提供指导。     

热电发电机驱动热电制冷机联合系统最优性能

用非平衡热力学与有限时间热力学相结合的方法,考虑装置内部的Seebeck效应、Peltier效应、焦耳热效应、傅立叶效应及装置与热源间传热损失,建立了牛顿传热规律下热电发电机驱动热电制冷机联合系统的有限时间热力学模型,得到装置制冷率和制冷系数的解析式.在装置热电单元总数和换热器总换热面积一定的条件下,优化热电单元和换热面积的分配,获得装置的最大制冷率和制冷系数,并着重分析了热电发电机高温热源温度和热电制冷机制冷空间温度对装置最优性能的影响.结果表明,优化可以有效地提高装置制冷率和制冷系数,增大装置极限制冷温差,拓宽装置工作范围.     

太阳能辅助不同容量燃煤机组热性能分析

本文针对槽式太阳能辅助不同容量燃煤机组的互补耦合发电系统,建立槽式太阳能集热场以及互补系统的数学模型,分析互补发电系统在典型工况以及年热力性能,并以此为基础研究集热场面积及蓄热对互补发电系统热力性能的影响。其结果表明,典型工况下低功率容量的耦合机组节煤效果更好,更能在较小的集热场面积下达到较高的热电效率;而从年性能的角度看,蓄热装置的引入会使互补发电系统的热性能显著提高。     

纳米流体强化冷端传热对热电发电效率的影响

热电发电系统效率除了与热电材料物性相关之外,提高热电器件两端温差也是提升转换效率的重要途径。因而,提高冷端的换热能力,降低冷端温度是提高热电发电系统效率的重要途径。纳米流体作为一种新型换热介质,能够显著地改善液体工质的传热性能,具有均匀、稳定、导热系数高等特点。本文研究了水冷却和纳米流体冷却两种情况下热电发电系统输出特性,发现纳米流体冷却大幅提高了系统的输出功率和转换效率,并研究了流速对热电发电系统输出特性的影响。     

多孔材料气凝胶气固耦合传热研究

多孔材料气凝胶内气体与固体之间的耦合传热对其隔热性能具有较大的影响。基于气凝胶微观结构,建立了气凝胶内气固耦合传热模型,并获得了分析解。所提出的模型与文献实验数据、理论计算及数值模拟结果进行了比较,验证结果证明了本文所建立的耦合传热模型具有较高的预测精度。与已有的耦合传热模型相比,本文建立的耦合传热模型具有计算简单且预测精度较高的优点。     

耦合能量和熵产分析的热电制冷器多目标优化

能量和熵产最小化理论已广泛应用于热电系统优化,然而平衡制冷量最大化和熵产最小化的热电系统参数优化研究较少。本文基于能量平衡和熵产最小化理论,通过效率单元法和稳态热传递,建立了热电制冷器(TEC)的热力学数学模型,并评价系统的热力学性能。在固定冷端温度条件下,考虑热物性参数的温度依赖特性,研究了包括热电臂臂长L、半导体对数N及面积比率F等几何参数对制冷器制冷量和熵产的影响。同时,构建了多目标函数J以实现制冷量和熵产的耦合,并利用简化共轭梯度法(SCGM)对系统参数进行多参数多目标的优化。结果表明,多参数多目标能有效优化热电制冷器的性能,相比于初始几何结构,耦合评价指标J下降约为初始值的30%。