串联式汽车尾气热电发电系统台架试验

利用低温型Bi2Te3基热电器件构建一种4层串联结构的汽车尾气热电发电系统,通过台架试验测试了系统的输出性能并分析其影响因素.结果表明：当热电器件的最高热端温度达到其最大耐热温度时,系统的可回收最大功率约为60 W;采用一体化间接冷却方式难以降低系统的冷端温度,从而导致温差不明显;在相同条件下,中间2层串联热电器件的总体输出性能较好,适当减小集热器的尺寸,可以提高其热容量和表面温度,从而提高系统的输出性能.     

冷源结构对汽车尾气热电转换装置性能的影响

为了最大化建立汽车尾气热电转换装置的温差,在相同热源条件下通过测试整体式、单列式和独立式3种冷源结构下不同发动机负荷时的开路电压和最大输出功率,分析了3种冷源结构对系统输出性能的影响.结果表明：优化冷源结构可以明显提高汽车尾气热电转换装置的性能;独立式冷源结构的效果最好,单列式其次,整体式最差;单个热电器件的冷面采用独立式的小型化冷源结构可以保证它们之间有更好的接触和更大的温差.     

农用运输车温差发电系统瞬态响应特性分析

为预测温差发电系统在农用运输车实际行驶工况下的瞬态输出响应,建立一种瞬态计算流体动力学(CFD)-热电耦合数值模型,求解得到温差发电系统在燃油经济性测试工况(HWFET)下的流热电多物理场瞬态仿真结果,同时搭建试验台架进行了测试研究．结果表明：温差发电系统的流热电多物理场分布受尾气温度和流量动态变化的综合影响均随工况时间发生动态变化,热惯性的存在会导致温差发电片的输出响应与尾气输入之间产生延迟;系统在HWFET工况下的平均输出功率和热电效率分别可达到26.808 W和2.966%;系统输出电压的模型结果与试验结果之间的平均误差仅为6.43%,验证了瞬态CFD-热电耦合模型的准确性．     

高温热管耦合热声发电机运行特性试验研究

高可靠性与高能量密度的动力推进电源是空间与海洋探索载体的核心关键部件。该文针对高温热管耦合动态热电转换装置开展了高温钠热管集成热声发电机运行特性的试验研究，实现了热电能量的传递与转换，掌握了高温热管与热声发电机耦合启动的关键技术，在稳态运行工况下获得了不同输入功率的热管-热声发电机系统耦合运行特性。随着输入功率的提升，热声发电机的输出电参数变大，热电转化效率从16.60%提升至19.00%。在长期运行测试中，在输入功率为1 900 W条件下，输出功率约360 W,热电转换效率约19.00%,热管与热声发电机耦合系统性能稳定。在极限运行测试中，输入功率为2 300 W时，输出功率为463 W,热电转换效率为20.13%。该研究验证了热管反应堆与热声发电机耦合集成能量转换原理的可行性，可为后续开展基于热管堆的空间和海洋载体核动力原型设计提供试验数据支撑。     

热电器件焊接层热电耦合应力分布特征

对热电器件焊料层的热电耦合应力特征进行了系统的研究,建立了热电发电器件单一材料和分段材料热电支腿结构的仿真模型.利用有限元软件ANSYS分析了焊料性能对热电转换效率的影响以及存两类结构边界条件下焊料层上的应力分布特征,得出了最可能的破坏位置,同时探讨了不同的材料分段对热电转换效率和焊料层可靠性的影响.所得结论对热电发电器件的优化设计和制造具有重要的指导意义.     

非均匀流量分布下太阳能平板集热器的热性能分析模型

分析了非均匀流量分布下太阳能平板集热器的传热过程,建立并求解了相应的数学模型.通过该模型计算得到的集热器各支管出口温度与实验结果相符,验证了其正确性.利用该模型分析了假想的4种流量分布下太阳能平板集热器热性能,计算结果显示,非均匀流量分布的集热器热转移因子和集热器瞬时效率都比均匀流量分布低,最大降低幅度分别可达12.6%和10.5%.流量非均匀分布时各支管的肋片宽度、肋效率、效率因子、热转移因子和工质出口温度都不相等,稳态时集热器瞬时效率与归一化温差仍然成线性关系.     

均温板在质子交换膜燃料电池堆热管理中的应用

过低或过高的工作温度以及过大的温度变化均会影响质子交换膜燃料电池的输出性能和耐久性.有效的热管理是保证质子交换膜燃料电池稳定高效输出的关键因素.本研究将厚度为1.5 mm的均温板作为散热结构应用在质子交换膜燃料电池堆的热管理中,通过安装在5块单电池阴极石墨板上的80个热电偶获取电池内部表面温度,探究了不同负载电流工况下...     

流量对平板太阳能集热器热性能的影响

对太阳能集热器热性能的测试方法以及流量对平板太阳能集热器集热效率的影响进行实验研究,通过测量集热器在流量为0.01、0.02、…、0.10kg/s的工况下集热器进出口温度,计算太阳能集热器集热效率,同时根据实验值推导集热器热转移因子以及总热损系数在不同流量下的值,观察集热器效率、热转移因子及总热损系数随流量的变化趋势.通过热转移因子、总热损系数分别对流量进行拟合回归,建立关于流量的集热器效率方程式.结果表明,建立的集热器效率方程可以很好地反映出不同流量工况下集热器效率的变化趋势且能得到一定条件下集热器最佳性能的流量.     

间距对空间球形目标表面温度的影响

应用热网络思想及差分方法，建立了求解空间目标温度场分布的热网络数学模式及温度场的数值解法．在此基础上通过计算不同间距下空间球形目标表面温度分布，讨论了间距对其表面温度的影响。     

太阳能光伏/光热复合集热器能量转换性能的数值模拟

建立太阳能光伏/光热(PV/T)复合集热器的光电与光热耦合能量转换的数值模型,利用TRNSYS软件模拟PV/T集热器的光电、光热转换性能,分析结构参数和运行参数对PV/T集热器的能量转换性能的影响.计算结果表明:减小集热板排管的管间距与管径的比值有利于提高光热与光电转换性能;冷却流体的入口温度对PV/T集热器的性能影响显著,较低的入口流体温度有利于保持更高的光热和光电转换效率.增加冷却流体的入口质量通量可提高光热和光电效率;当入口质量通量增加至6.9 g/(s·m2)时,PV/T集热器的热、电效率分别为66.2％和10.8％,进一步增加入口质量通量对提高光热、光电效率的作用不大.     

主动式相变储热装置蓄/放热特性实验

针对一种主动式热电热泵相变蓄热装置,在不同工作电压和不同热源温度下测试其蓄热和放热性能。实验结果表明,在不同工作电压和不同热源温度时,该装置的蓄/放热时间以及蓄/放热效率有很大差异。在工作电压较高,余热热源温度较高的情况下,该装置蓄热所需时间较短;此时继续增加工作电压会导致半导体芯片冷热端温差变大而降低该装置的制热系数。对比被动式相变蓄热装置,该装置最大的优越性在于工作电压的可调性,在合理的范围内调整工作电压大小,可以保证其较高的蓄/放热性能,同时克服了被动式相变蓄热装置在低温余热回收过程中无法改善热能供需双方在时间、地点和强度上不匹配性的缺点。     

Experimental Study of Thermoelectric Heat Pump Water Heater with Exhaust Heat Recovery from Kitchens

A new kind of thermoelectric heat pump water heater for kitchens exhaust heat recovery was pre-sented,and its performances were investigated under different operating voltages.The experiment results show that the coefficient of performance decreases and the temperature difference between the hot and cold sides be-comes larger with the increase of the operating voltage,but the heating time becomes short.The higher the temperature of water,the greater the temperature difference between the hot and cold sides,leading to a smaller eoeffieient of performance.Under an exhaust temperature of 36℃,the coefficient of performance decreases from 1.66 tO 1.22 when the temperature of water increases from 28℃to 46℃with operating voltage 16 V.Performance tests illustrate that,compared with the conventional electrical water heaters,the new kind of ther-moelectric heat pump water heater is more coefficient.     

基于热管和两级温差发电的船舶余热利用研究

为了对船舶余热进行利用以达到节能的目的,该文结合船舶烟气余热的特点,设计了一种加装在船舶柴油机排烟管上采用热管强化传热的两级温差发电装置。通过建立温差发电有限时间热力学模型,设计了实验系统并搭建实验平台。实验后分析实验数据并验证两级温差发电装置利用余热的可行性。结果表明,在两级温差发电实验装置热端温度为473 K时,其输出功率最大可达到250 W,热效率为5.37%,在相同工况条件下,相比于单级温差发电实验装置4.04%的热效率提高了32%,证明了利用该装置对船舶余热进行回收利用是可行的。     

发动机排气取热换热器动态特性分析

根据建立仿真模块的研究思路，将整个发动机排气余热取热换热器(板-板换热器)划分为多个小的换热器微元，建立微元模型，利用仿真模块连接的方法，将微元模型连接，求解整个换热器的动态模型并进行计算机仿真。给出了冷边空气出口温度随热边排气温度、排气流量的变化规律。为余热空调系统的研究奠定基础。     

空调型新风换气系统在寒冷地区应用的可行性研究

研究利用热泵技术将排风中损失的热量回收,提升进入室内的新风温度。通过分析得出将加热新风的位置设在新风出口段效果比较好,温度能够达到或超过室内采暖设计温度。在节能方面,每立方米风量在一个采暖季能够回收热量折合标准煤为0．7 kg,经济效益明显。     

轿车柴油机用EGR冷却器内部温度场分析

针对某型轿车用柴油发动机EGR冷却器,建立了冷却水通道和废气通道两种计算模型,运用CFD数值模拟方法分析了EGR冷却器内部温度场的分布。研究结果表明,冷却水入口结构、废气通道内翅片均对温度场分布产生了不同程度的影响,从而影响EGR冷却器的传热效率。     

钻井柴油机废气余热分析研究

随着经济的快速发展与能源供应相对不足的矛盾日益突出,柴油机废气余热回收利用越来越受到重视。针对钻井常用柴油机Z12V190耗油量大、热效率低、大部分热量以废气余热形势随废气排到大气中、能源浪费较大等问题,分析柴油机燃烧反应与废气成分,分别根据质量守恒定律和能量守恒定律,建立了废气排量计算模型和废气余热量计算模型;并举例计算。分析发现:Z12V190柴油机废气排量较大,废气排量随废气含氧量增加急剧增加;废气余热量随废气排量增加呈线性增加。废气余热量较大,具有较好的经济开发前景,结合当前存在的利用柴油机废气余热热管锅炉、热力发电、热能储藏等实际应用,为钻井用柴油机废气余热回收利用做理论基础。     

转轮式全热回收器的数学模型与变工况性能分析

建立了转轮式全热回收器的数学模型,与现有文献对比验证了该模型的正确性,并利用此模型研究了迎面风速、新排风比、新风温度(含湿量不变或相对湿度不变)、新风含湿量的变化对转轮热回收效率的影响.结果表明,随迎面风速的增大,转轮的显热效率、潜热效率与全热效率均降低;随排风量与新风量之比增大,或新风温度的升高(相对湿度不变时),转轮的显热效率、潜热效率与全热效率均增大;随新风温度的升高(含湿量不变时),转轮的显热效率增大,潜热效率与全热效率降低;随新风含湿量增大,转轮的显热效率不变,潜热效率与全热效率升高.     

强制通风空浴式翅片管送风方式优化

基于FLUENT模拟研究底送顶排、顶送底排、侧送顶排、侧送底排四种送风方式对液化天然气（liquefied natural gas, LNG）空浴式翅片管气化性能的影响,采用Lee模型研究管内LNG的相变气化过程,结合管内流体温度变化分析单根翅片管气化性能受送风方式和送风速度的影响。结果表明：侧送风时翅片管周围出现低风速边界层,背风侧易形成低换热效率的尾流区;当送风速度由2.8 m/s增大到3.8 m/s和由3.8 m/s增大到4.8 m/s时,侧送底排方式下空气侧换热系数最大值分别增长3.92 W/(m2?K)和2.16 W/(m2?K);直送风时边界层分布均匀,最大推荐送风速度为3.2 m/s,顶送底排方式对翅片管气化性能的提升效果优于底送顶排方式;当其他条件相同时,侧送顶排为最佳送风方式;采用侧送顶排强制通风的空浴式气化器（ambient air vaporizer, AAV ）气化性能显著优于自然通风AAV     

新型循环直燃机研究

为了提高直燃型溴化锂吸收式制冷机能源总利用率和吸收式制冷机组的性能系数,对其原有循环进行了改进,利用排烟热回收发生器对烟气中的余热进行了回收,以此作为吸收式制冷机的热源,通过制冷循环达到制冷的目的．进行了热力计算和样机设计并进行了初步实验研究．通过热回收,一次能源效率提高近3%．循环模拟和初步实验研究表明,采用热回收循环的直燃机取得了较好的节能效果．