一种充分利用热能的温差发电燃气灶

现今, 能源危机和环境污染的问题日益严重, 节能环保成为人们关注的话题. 本文介绍的温差发电是一 种绿色环保发电方式, 它可以合理利用太阳能、 地热能、 海洋热能、 工业余热等低品位能源转化为电能. 所提出的方 案主要是通过利用两种不同类型的热电转换材料两端产生温差进而形成电势差的物理原理研发出一种充分利用热 能的温差发电燃气灶, 不仅提高了原燃气灶对燃气的利用率, 而且还能将燃气余热转化为电能     

磁流体发电──它的物理原理及研究进展

磁流体发电是一种新型的发电方式,它具有高效率、低污染等优点.由于它是将热能直接转换为电能,再加上充分利用热能的措施,因而可以大大提高效率,从而大量地节省煤、石油等初级能源的消耗,并且废热少,热污染少,甚至可以完全消除化学污染.同时,由于它能快速启动,故在国防上有重要意义. 磁流体发电是一项涉及许多近代学科和技术(如等离子体物理、磁流体力学、高温热物理、高温材料和技术、超导技术等)的大型综合性课题.它的基本原理,同普通发电机一样,是法拉第电磁感应定律.对其物理原理的阐述,主要围绕磁流体发电机主体并从电、磁、导体及其运…     

热电材料与发电器件的进展和挑战

热电/温差电效应是一种能够实现热能和电能直接相互转换的环境友好型能源技术,基于该技术的热电发电器件的应用,有望成为缓解能源问题的可行方案.文章主要介绍了中高温区p型和n型热电材料的最新研究进展,重点论述了可能应用于热电发电器件的几种典型热电材料体系的相关优缺点.此外,还回顾了目前中高温区热电发电器件的研究现状,尝试给出...     

高光谱吸收微纳结构表面提高太阳能温差发电性能的研究

采用飞秒激光等离子体丝（飞秒光丝）在金属铝箔表面以不同飞秒光丝扫描速度（5,15,25,35和45 mm·s-1）制备了微纳结构表面,并在太阳光能量主要覆盖的光谱范围（330～890 nm）内对其进行了反射率测量,发现飞秒光丝制备的微纳结构表面具有显著的高光谱吸收特性,并且飞秒光丝扫描速度越慢,光谱吸收率越强,5 mm·s-1条件下微纳结构表面光谱吸收率达97%以上。将制备的高光谱吸收微纳结构表面作为温差发电片（TEG）光吸收体,以此为基础构建了考虑太阳光辐照及温差发电模块（即TEG模块：结合微纳结构表面的TEG）散热情况的仿真实验环境并进行发电功率测量。研究结果表明,具有微纳结构的铝表面（5 mm·s-1制备条件下）与抛光铝箔或裸发电片相比,光电转化效率（发电效率）可分别提高43.3和10.7倍。进一步研究了TEG模块的温差发电的过程与机理,将TEG模块的温差发电过程分为光热（光能转化为热能）与热电（热能转化为电能）两个转化过程分析：首先在光热转化过程中,微纳结构表面增强了太阳光吸收效率,为光热转化提供更多的光子能量,实现了其在表面更多的热量沉积,进而在之后的热电转化过程中,更多的热能沉积使得TEG模块的载流子迁移率得到了很大提升,这样在同样的温差（发电片冷热端的温度差值）条件下,微纳结构表面与普通表面相比可以获得更高的热电转化效率。因此,微纳结构表面的高光谱吸收性能使得TEG模块经光热转化后得到的高热能沉积使载流子迁移率得到了提高,进而显著提升了TEG模块发电性能,这是微纳结构表面增强TEG温差发电效率的主要原因。这一机理的揭示,为TEG模块发电性能的进一步优化和提升提供了理论依据,对TEG模块的实际应用具有重要的意义。     

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.     

热电材料与温差发电技术

 热电材料是一种通过固体中载流子(电子和空穴)运动实现热能和电能之间直接转换的功能材料。用热电材料制造的温差发电器具有无机械运动、无噪声、无磨损、可靠性高、免维护、无污染、尺寸形状可根据需要设计等突出优点,在工业余热发电、特殊场合长寿命电源、便携式小型电源、植入式微型电源等领域具有重要应用前景。     

核心流强化传热对温差发电器性能的影响

半导体温差发电技术在汽车尾气余热的回收与利用方面具有很大的潜能。本文搭建了一套可以模拟汽车尾气排气的试验系统,并利用核心流强化传热技术研究其对采用热电发电模块回收汽车尾气的余热并将其转换成电能时的性能影响。     

铁电固态热机的物理机制及应用

能源是当今举世瞩目的重大问题.研制新型能源材料,探索节能新途径是物理学和材料科学研究中的重要课题.早在二十年代就有关于铁磁体作为工作物质的致冷机和热机(热引擎)的设想和实验[1,2],但将铁电体用于致冷机和热机的研究则是近十几年才发展起来的.这种热机的特点是,工作物质是在居里温度附近工作的铁电介质.热机通过温差电效应和热电效应相结合,将热能直接转变为电能,而不要任何普通热机所需的复杂中间机械系统,还可以利用低温能源(如太阳能、地热和工厂废热)来发电.这是一种新的发电方式.人们在对其物理机制和材料问题研究的同时,着重在…     

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.     

太阳能光伏-温差发电驱动的新型冰箱模型设计与热力学分析

结合太阳能电池温度特性和温差发电特点,设计了一套新的太阳能光伏发电-温差发电驱动的冰箱模型,该模型包括太阳能光伏电池、半导体温差发电模块、电源控制系统等.根据负载用电需求,做出了光伏发电系统的设计方案.采用热力学基本理论,对该模型进行了工作效率及 火 用 效率的分析.结果发现:能效比COP达到了2.73(一般 冰箱COP为2左右), 火 用 效率也达到42.5%.同时,该系统模型环境效益明显,可以减排CO₂ 1394.2 kg,SO₂     

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。     

半导体温差发电过程的模型分析与数值仿真

本文提出一种新型的半导体温差发电模型,在温差发电过程的数值模拟中考虑了热电单元之间封闭腔体内空气传热的影响.同时进一步运用有限元的数值计算方法对不同电臂对数和不同型号温差发电模型的温度场、电压场进行了数值仿真计算,并对仿真结果进行分析.结果表明:采用127对热电单元模型计算的能量转换效率随冷热端温差增大而迅速提高,与采用1对热电单元模型计算的能量转换效率之差从冷热端温差为20℃的0.39%提高到冷热端温差为220℃时的5.16%,能量转换效率比1对热电单元平均高出3.02%.冷端温度恒定在30℃时,温差发电芯片的输出电压、功率以及能量转换效率均随着电偶臂的横截面积的增大而提高,且电偶臂冷热两端的温差越大提高幅度也越大,而温差发电芯片内阻则与电偶臂横截面积成反比关系,当温差为220℃时对应的输出功率最高达28.9 W.     

泽贝克/佩尔捷效应演示实验

应用半导体温差发电模块制作了半导体温差发电演示装置,该装置可直观演示泽贝克效应及佩尔捷效应,同时还具有测量泽贝克系数等功能.     

光纤激光器中包层功率剥离器散热性能的优化

光纤激光器系统中的包层功率剥离器在去除残余抽运光和高阶激光时,由于光热转换会产生大量的热能,所以将热能高效的耗散成为当前的研究热点.本文对国内外现有的五种剥离器进行了仿真研究与对比,发现用高折胶法制作剥离器时,改变填胶孔的形状,可以有效地增大热源与传热介质间的表面积-体积比,从而降低剥离器工作时的温度峰谷值;还发现将高折胶法和酸腐蚀法结合制备粗细不均匀的两段式光纤包层结构,可以提升剥离器的热分布均匀性.根据上述发现,提出了一种新颖的剥离器结构并进行了热效应研究.结果表明:包层功率为150 W时,该剥离器的温度峰值为298 K,温度谷值为293 K,温差为5 K;相比于上述五种剥离器,其温度峰值最多降低了11.3%,温度谷值最多降低了8.4%,温差最多降低了87.5%,证明了该剥离器能有效抑制温升及具有热分布均匀性.     

Tb4O7掺杂的WO3陶瓷的高温热电现象

采用传统的固相烧结技术 ,制备Tb4O7掺杂的WO3陶瓷 .测量了其高温热电行为 ,发现样品升温和降温时相变分别出现在 3 5 0℃和 2 70℃ ,有 80℃的热滞 .并且样品在 5 0 0℃的恒定温度下有稳定的电能输出 ,这种现象用现有的温差电效应和热 (释 )电效应理论都不能解释 .这是一种新的热电效应 ,利用它有可能找到热能—电能转换的新途径     

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.     

基于LABVIEW的温差半导体特性测量装置的研制

温差半导体作为一种新型的发电和制冷材料已经为人们所熟知,现有的温差半导体实验教学只能对半导体的特性进行简单的演示,无法进行定量的分析和计算,该装置基于LABVIEW通过第三方采集卡、温度传感器、电表以及温度控制器采集温差半导体制冷与发电的数据并进行分析处理,得出温差半导体的特性曲线和参数。该测量装置操作方便,可对温差半导体特性进行定量的分析和计算,有利于实验教学的改进。     

基于LABVlEW的温差半导体特性测量装置的研制

温差半导体作为一种新型的发电和制冷材料已经为人们所熟知,现有的温差半导体实验教学只能对半导体的特性进行简单的演示,无法进行定量的分析和计算,该装置基于LABVIEW通过第三方采集卡、温度传感器、电表以及温度控制器采集温差半导体制冷与发电的数据并进行分析处理,得出温差半导体的特性曲线和参数。该测量装置操作方便,可对温差半导体特性进行定量的分析和计算,有利于实验教学的改进。     

氢气放电中的异常粒子

在氢气放电中存在着一种分别带动能和热能的未知粒子。其中，带热能的未知粒子如气体分子具有漂移特性，在获得能量后就成为具有动能的未知粒子，与材料作用可以转换出以1．72keV能量为特征的X射线。这种未知粒子有电中性的和带电的两种，它的穿透能力并不强，30μm铜箔基本可以吸收掉它。为此，做了未知粒子的穿透和漂移实验。     

低温热能发电方案中选择工质和确定参数的热力学原则和计算式

本文针对提供低温热能的两种不同情况(一种是热流体的流量不变,另一种是供热量不变),指出了二者在发电方案中从热经济性的角度对工质的某些热物理性质提出了不同的甚至相反的要求,继而根据热力学基本原理结合低温热能发电的特性导出了上述两种情况下确定工质的最佳蒸发温度和最佳冷却水温升(最佳凝结温度)的四个计算式和相应的修正系数。通过对各种工质和各种方案的计算,证实了这些计算式不但是可靠的,而且很精确。这些计算式将为低温热能发电方案的热力计算提供方便,并大大节省计算工作量。