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。     

带有压缩机余热温差发电装置的家用空调性能试验研究

世界范围内的能源危机和环境污染日益严重,为了充分利用家用空调系统中的低品位能,提高空调性能,降低空调能耗,对带有温差发电装置的家用空调性能进行了试验研究。试验结果发现:在额定制冷工况下,利用压缩机余热发电装置的空调系统与空调原型机相比输入功率降低43.5W,制冷量提高2.8%,能效比提高9.0%。温差发电装置中发电片冷热端最大温差为17.5℃,平均温差为13.2℃,冷热端温差较小。系统性能还可通过改变冷却方式和优化系统来提高。因此,温差发电技术在家用空调余热回收方面具有广阔的应用前景。     

行波型热声发动机起振温差的研究

热声机械作为一种新型的能量转化装置 ,讨论其起振温差对于利用低品位能源具有非常重要的意义。文中讨论了行波型热声发动机起振温差的计算方法 ,得到了回热器结构、工作介质、丝网、频率等对起振温差的影响规律     

基于塞贝克效应的热电转换装置

温差发电是一种新式的环境友善型能源技术,可以将废热转换为电能.本文设计了基于塞贝克效应的热电转换装置,实现了温差发电.基于单片机系统和OP07芯片设计了有源I/V变换电路,将温差发电输出的电压信号在LCD1602液晶屏上显示,并计算出不同温度差输出的电功率.实验结果表明热电转换输出的电压随着温度差变大而增加,且呈线性关系,单片发电片的热电转换效率达到0.11%,使用热电转换装置可以给用电量较小的设备供电.     

内燃机排气余热回收梯级分段温差电单偶模拟分析

本文选取了Bi_2Te_3和CoSb_3两种温差电材料设计了一种梯级分段温差电单偶,并对其建立了数学模型,导出温差电单偶的功率和效率计算公式,分析冷热端陶瓷片表面温度、温差电单偶长度以及表面对流传热系数对分段温差电单偶性能的影响。分析结果表明提高热面温度、降低冷面温度和提高热表面对流传热系数均可以提高分段温差电单偶的最大输出功率和最大转换效率。缩短温差电单偶的长度可以增大最大输出功率,但会导致最大转换效率的明显下降。     

菲涅耳聚光下半导体温差发电组件性能研究

采用菲涅耳透镜汇聚太阳辐射,提高半导体温差发电组件的热端温度,冷端利用散热片进行散热.从热流密度的角度建立了半导体温差发电片理论分析模型,实验基于稳态的条件下,忽略冷热端之间以及电臂间的空气对流和辐射,研究菲涅耳聚光下半导体温差发电组件的性能,推导出了半导体温差发电片的温度梯度d T/dx关系式,获得了输出电流、输出功率及热电转换效率的表达式.研究表明:随着电阻比率a(RL/R)的增大,半导体温差发电器件的输出电流I减小,输出功率P和转换效率ηhe先增大后减小,且在a=1时,其输出功率和转换效率最高.随着温差比率b(?T/T_(H2))的增大,无论a取何值,其输出功率P和转换效率ηhe均增大.实验研究中,半导体温差发电片应偏离菲涅耳透镜焦平面一定距离以获得较好输出特性.通过温差发电片的不同串并联组件可获得相应输出电压.     

Q波段回旋行波管新型盒型输出窗的设计

利用等效电路理论,初步设计了窗片厚度为1.32mm的回旋行波管盒型输出窗,再加入感性膜片,更改窗片形状,最终设计出了能承受25kW平均功率、相对带宽达到14%、窗片厚度达到1.7mm的Q波段新型宽频带回旋行波管盒型输出窗;采用高频软件HFSS与有限元分析软件ANSYS协同仿真的新方法对回旋行波管盒型窗进行热特性研究表明,盒型窗理论上功率容量达到62kW平均功率,说明输出窗窗片承受25kW平均功率的可行性,窗片中心与边缘的温差为66℃,没有达到陶瓷窗片的临界温差158℃,验证了新型盒型窗设计的合理性。     

自启动太阳能温差发电系统

基于现有的温差发电理论,建立太阳能热水器与温差发电片组结合的自启动温差发电系统模型.作为大学生物理演示实验仪器的制作实践,设计了其温差发电片组在温差条件变化情况下的发电输出功率和维持稳定温差所需水泵的消耗功率、水泵流量和体系热散失关系的物理实验,并验证了自启动温差发电模型的可行性.     

基于热能利用的创新实验设计

设计了基于温差电效应的锂电充电器.该装置以热水作为热源,选用F40550型温差发电片,稳压电路和锂电充电保护电路的主控芯片分别为LM1085和SD8001,电压输出为USB接口.该装置可以对以锂电供电的小型数码产品充电.     

基于单片机的自供电供暖温度智能调控装置

设计了一种自供电的供暖调控装置,其主要包括温差供电模块、电路控制模块、水流控制模块。本装置工作时,温差供电模块可利用暖气管道与室温的温差发电,以STC89C52单片机为核心的电路控制模块可实时监测室内温度,并能根据用户设定温度和室内实际温度驱动水流控制模块,以调控供暖管道水流量,从而达到调节室内温度的目的。     

特殊型槽道热管启动和运行特性研究

通过对特殊型"Ω"形槽道热管(长2200mm,经过3次弯曲)进行测试,探究其启动和传热特性。研究表明,当热管常温启动后,冷端不做控温,热端输入一定热量,冷热两端温差保持在2K以内,热管传热性能优异;此热管若要正常工作,其最低工作温度为-15℃左右,热端最大输入功率为10W左右,此时的传热热阻为0.156K·W~(-1)。随着热沉温度的降低,热阻越来越大;随着倾斜角度的变大,热阻越来越小。此热管具有一定的传热性能。     

振荡流下回热器压降特性的实验研究

研制了一种简单实用的实验装置,用于振荡流回热器压降特性的研究。在活塞提供的振荡流作用下,研究了回热器孔隙率、长度、堆叠方式及温差对回热器动态压降的影响。实验结果显示,丝网型回热器的动态压降与回热器的长度及孔隙率几乎呈线性关系,而在相同条件下与丝网的堆叠方式无明显的关联;此外,回热器的动态压降随回热器两端温差的增加而增大,与温差变化方向无明显联系。本文研究的目的是为斯特林回热器的设计提供相关的实验数据。     

汽阳极多管AMTEC性能分析方法及参数优化分析

为建立汽阳极多管碱金属热电转换装置(AMTEC)性能分析方法,以PX-3A型装置为分析对象,建立了汽阳极多管AMTEC热、电和压力耦合模型,开发了装置稳态性能分析程序。程序通过提取RadCAD软件的角系数计算结果优化热模型角系数计算方法,计算结果与文献中PX-3A实验值吻合验证了模型的合理性和程序的正确性。利用程序对PX-3A型装置进行参数优化分析,结果表明:冷凝端温度最佳取值范围为550～650 K;负载电阻较大时,BASE管越多输出功率和转换效率越高;为减小压损,圆周型遮热罩高度应尽量低,且遮热罩半径取10～11 mm最佳。     

一个简单、快速、非破坏性地测定低导热材料导热系数的热比较仪

Powell提出的热比较器法具有测试时间短、不破坏被测材料的优点.在Powell热比较器的基础上,参考Goldsmid比较器,我们设计了一种适宜测试各种建筑材料、塑料等低导热材料导热系数的热比较仪. 该仪器的测量本体是一个特殊的探头(见图1).探头的主要测试元件是两对铜—镰铜热电偶.温差热电偶A用以测定热端与探头触点之间的温差,温差热电偶B用来测定     

行波和驻波模式下热声振荡的临界温度梯度

热声机械作为一种能量转化装置。其效率于传统发动机还有较大差距。本文讨论了热声发动机在驻波和行波两种不同工作状态下,其声功率产生的临界温度梯度与流道尺寸和工作介质的关系,得出了两种模式下最佳的工作条件。结果表明;采用行波形式的热声发动机结构,可以有效降低临界温度梯度,提高热致声的效率,同时可以利用一些低品位来做为热声发动机的高温端。     

扩散型云雾室的制作及使用示例

C.T.R.威尔逊制作的膨胀型云雾室是世界上最早的带电粒子径迹探测器之一,但其具有灵敏时间短、不能连续工作的缺陷.而扩散型云雾室可以连续工作,它通过热端将酒精加热转化为蒸气,酒精蒸气扩散到冷端后冷却形成过饱和蒸气,从而使得通过过饱和蒸气的带电粒子径迹可以在强光照射下被观察到.本工作根据其工作原理设计并制作了扩散型云雾室,在云室内部无放射源的情况下观察到了质子、β射线和宇宙射线的径迹;在放置一般烟雾报警器的~(241)Amα放射源的情况下,观察到了α粒子径迹.根据拍摄到的视频以及测量的几何数据,估计了该~(241)Am放射源的放射性活度.     

同轴型行波热声热机的实验研究

自行设计搭建了国际首台同轴型行波热声热机的实验装置 ,以氮气为工质 ,获得频率为1 3 7Hz的谐振声波。回热器热端温度达到 2 0 0℃左右时 ,热声热机开始起振 ,平均振幅 0 .1 4bar     

水平和倾斜放置时非等温矩形肋片通道自然对流散热研究

本文采用Mach-Zehnder干涉技术研究了自然对流冷却条件下水平和倾斜放置时非等温矩形肋片通道的流动和换热。定量测定了沿肋片高度方向局部换热系数的变化规律,建立了无因次准则关系式,揭示了肋宽及通道放置位置对换热的强烈影响。在倾斜放置时,通道上、下两个肋片的换热能力相差很大,下肋的换热能力可达上肋的1.33—2.33倍。在小于30°范围内,倾斜放置的平均换热性能略优于水平放置;在30°—90°范围内,倾斜放置的换热性能显著低于水平放置;当90°时,其换热性能仅为水平放置时的35％。     

热电风扇结构设计及数值优化

针对青藏高原等寒冷地区供暖帐篷内上下温差较大的问题,本文提出了在帐篷内供暖炉上方安装带有温差发电器件的风扇来提高温度场的均匀性。本文数值研究了在不同风扇送风量下帐篷内空气速度场和温度场分布以及不同风扇外形结构差异对温差发电器件冷热端温差的影响.结果表明:添加热电风扇后帐篷内温度场均匀性得到明显提高,设计的优化风扇结构满足热电模块工作温差的需要.     

双制冷片热电制冷模组布局优化研究

对两个热电制冷片的制冷模组进行数值模拟,分析制冷片中心间距对热耦合强度的影响;通过有限元仿真,对比分析热电制冷片中心间距和偏置距离差异对其性能的影响。结果表明：制冷片的中心间距能显著影响热耦合强度,热耦合强度随着中心间距的增大而降低;制冷片的热布局优化能使制冷模组的实际工作性能提升,在热电制冷片中心间距为100 mm,偏置中心线距离为10 mm时,模组工作性能最佳。在工作电流3 A时,相比于两片热电制冷片邻接布置,冷热面温差降低了11.66%,制冷量和制冷效率分别提升了6.76%和9.21%。