YT15硬质合金刀片热电特性与磨损关系的研究

硬质合金的热电特性是其材料组织性能的宏观特征之一，不同的热电特性代表了硬质合金组织结构的差异，同时也反映了硬质合金使用性能的差别．本文分析和讨论了硬质合金刀片热电特性与磨损的关系，着重分析了ＹＴ１５硬质合金的热电势对刀片后刀面磨损的影响规律，从而证明了采用测量硬质合金刀片的热电势来预测硬质合金刀片寿命的可行性．     

钠紫青铜NaMo6O17的热电势研究

报道了在１０～３００Ｋ温度范围内，对准二维电荷密度波导体ＮａＭｏ６Ｏ７紫青铜热电势的测量结果，在８０Ｋ附近ＮａＭｏ６Ｏ１７的热电势发生突变是该物质存在Ｐｅｉｅｒｌｓ相变的又一个实验例证，温度高于８０Ｋ时，热电势可以用一个经验公式，Ｓ＝ＡＴ＋Ｂ／Ｔ来描述，而在温度低于３０Ｋ时，热电势可以拟合为：Ｓ＝ＡＴ＋ＢＴ＾３，说明总的热电势均存在着自载流子自身的热扩散和声子对载流子的散射两方面的贡献，但高温区和     

一种基于分段拟合的热电偶测温控制方法

热电偶的热电势与温度呈非线性关系,在很大程度上影响了热电偶测量的精度。为了提高热电偶测温控制系统的测量精度,在应用最小二乘法实现热电势和温度特性的线性处理基础之上,通过对不同测温区间的拟合系数的分别优选,提出一种基于分段拟合的热电偶测温控制方法。对该方法进行模拟实验。实验结果表明,该测温控制方法简捷高效,误差可控制在1%之内,可适用于智能仪表和实时控制。     

电阻率和温差电动势率测量的设计

研究中使用的材料热电性能装置,能够测量材料的温差电动势率和电阻率。装置结构简单,易于操作,成本低廉,可以满足科研需要。应用四探针法测量电阻率,选择20K的测量温差电动势率,能够较好地测量表征热电材料性能的这两项重要参数。     

非简谐振动对半导体基外延石墨烯热电效应变化规律的影响

本文建立了半导体基外延石墨烯的物理模型，考虑原子的非简谐振动，研究了它的杂化势以及热电势随化学势和温度的变化规律，探讨了原子非简谐振动对热电效应的影响. 对硅基外延石墨烯热电势的研究结果表明：简谐近似下，杂化势与温度无关；只考虑到第一非简谐项，杂化势随温度升高而增大；同时考虑到第一、第二非简谐项，则杂化势随温度升高而减小. 在给定温度下，外延石墨烯的热电势随化学势的变化在化学势为 处不具左右对称性，且在化学势为 eV附近有突变；给定化学势时，外延石墨烯热电势与单层石墨烯相似，均随温度升高而非线性减小，但外延石墨烯的值大于单层石墨烯的值；与简谐近似相比，非简谐效应会减小外延石墨烯热电势的值但减小量很小. 非简谐效应对热电势的影响随温度的升高而缓慢增大，大小在0.23%~0.25%之间.     

直流梯度磁场对Al合金热电势的影响

研究了Al合金的热电势在直流梯度磁场中的行为.结果发现:在直流梯度磁场作用下,Al-289%Fe合金熔体的热电势降低;关闭磁场,降低的热电势没有立刻回升,而是在保持一段时间不变后,才缓慢恢复到施加磁场前的初始值.温度越高,热电势增速越快,增量越多,回归速度也越快.这种磁效应,在不同温度、不同成分的Al合金熔体(包括纯Al)中被普遍观察到;而在固态纯Al和Al合金中尚未观察到这种效应.在均匀磁场作用下,液态Al合金的热电势也没有发生变化.根据局域理论,定性地解释了磁场对合金熔体热电势的影响.     

硫酸铜酸性镀铜法制备铜-康铜热电堆的最佳实验条件研究

热电堆是一种常见的热流传感器,热电堆的电镀效果直接影响其性能。基于硫酸铜酸性镀铜基本原理,通过在康铜基体上电镀铜的方式制备热电堆。研究了电镀时间、硫酸铜浓度、硫酸浓度、溶液温度、电流密度对热电堆输出热电势的影响。结果表明,最佳电镀条件为:电镀时间20 min,硫酸铜浓度250 g/L,硫酸浓度60 g/L,镀液温度36℃,电流密度10 A/dm2。在此条件下制备的铜-康铜热电堆输出热电势最高。     

In-Sn20合金熔体电输运性质的研究

文章以直流四电极法和微差法分别测量了In-Sn20合金熔体的电导率σ和热电势S随温度的变化,并对不同温度下的熔体进行了X射线衍射实验。结果表明,合金熔体的电导率和热电势均在远高于液相线几百度的温区内发生了突变,且2种电子输运性质的突变温度一致,表明合金熔体在升温过程中可能发生了某种结构转变。利用Fiber-Ziman理论及赝势模型,计算并分析了合金熔体的电子状态密度N(EF)及其随能量的变化率dN(EF)/dE,发现N(EF)和dN(EF)/dE在一定温度范围内也随温度发生了突变。     

铂铑-铂热电偶热电势换算成温度值的快速查表法

提出了一种占用内存较少的铂铑－铂热电偶热电势快速转换成温度值的查表法，该方法根据热电偶热电势高字节直接查得相应的基础温度，再根据低字节可获得温度增量，两者之和即为对应的温度值     

单刀自然热电偶测温法及人工—自然热电偶综合测温法的研究

由于在现代测量切削温度的方法中,以热电偶(特别是自然热电偶)测温法应用得最为普遍。经作者理论分析与试验结果确认为双刀法不能作为确定切削温度与材料可加工性的快速方法,从而以单刀法为基础,试验研究了:试件——刀具——机床外通路各部分的绝缘对所测热电势的影响,刀片——刀杆——断层板内通路各部分的绝缘对所测热电势的影响。最后,还在单刀法基础上,推荐一种新的“人工——自然热电偶综合测温法”,并对此法进行了初步的理论探讨与实验研究。     

Fabrication and performance evaluation of the thermoelectric generation and performance measuring system

A novel thennoelectric generating and performance measuring system （TGPMS） was designed and fabricated. TGPMS can not only achieve the function of thennoelectric generation, but also measure the thennoelectric performance parameters of the bismuth-telluride-based thennoelectric device accurately. These thennoelectric performance parameters mainly include the dependence of the Seebeck coefficient of the thennoelectric device on the device＇s temperature in the low temperature range （about 40 ~ 190~C ）, and the dependence of the power output and thermoelectric conversion efficiency on the temperature dif- ference or output load. With the optimum load, the optimal value of the power output is 3.39W when the temperature difference reaches 231.2~C, and the optimal value of the conversion efficiency is 3.22% when the temperature difference reaches 208.9~C. TGPMS provides an experimental foundation for the application of the thennoelectric generators in the space field.     

内燃机排气余热回收温差电单偶的模拟分析

选取Bi2Te3和CoSb3两种温差电材料对温差电单偶建立了数学模型,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温差电单偶性能的影响,并对比两种材料在相同条件下的性能.分析结果表明:提高热面温度、降低冷面温度、缩短温差电单偶的长度和提高热表面对流传热系数均可以提高温差电单偶的最大输出功率,但最大转换效率却不能随之持续增大,缩短温差电单偶的长度甚至会使最大转换效率降低.两种材料的温差电单偶相比较,Bi2Te3材料制成的温差电单偶更适用于对600,K以下的低温热量进行回收,而CoSb3材料制成的温差电单偶则更适用于对内燃机排气等700,K以上的中高温热量进行回收.     

具有负反馈特征的光伏-温差联合发电模型与效率分析

太阳能电池输出功率随着温度升高而降低,半导体温差发电模块输出功率随着温差的增大而升高.结合两者输出功率随温度变化的关系,利用烟囱效应巧妙设计了一套具有负反馈作用的光伏 温差联合发电系统,并对其进行了效率和环境分析.结果表明:系统处于稳定工况时,温差模块可以提供输出功率4.3 W,光伏电池比自然冷却方式下的输出功率增加6.9%,系统的光电转换效率增加1.42%,效率达到12.06%,在寿命期内比火力发电减排NOx 9.7 kg、CO2 742.9 kg、SO2 9.6 kg;系统可以有效地控制电池板与环境的温差在22 ℃左右,增加电池板的使用寿命,这对可再生能源的应用具有理论指导意义.     

汤姆逊效应和附加热阻对热电模块性能的影响

针对热电模块运行过程中的影响因素,考虑汤姆逊效应和陶瓷板、金属导流片、接触表面等产生的附加热阻,建立了新的热电能量平衡方程,并据此研究了汤姆逊效应与附加热阻对热电模块的输出功率、热电转化效率及效率的影响规律.结果表明:在本文计算条件下,汤姆逊效应及附加热阻对热电模块性能的影响随着热电模块工作电流的增加而增大;同时,汤姆逊效应和附加热阻均使得热电模块的最大输出功率、最大热电转化效率对应的最佳工作电流减小,这一点在热电发电装置的设计时必须予以考虑.     

Enhancing thermoelectric performance of Cu-modified Bi0.5Sb1.5Te3 by electroless plating and annealing

With the capacity of energy conversion from heat to electricity directly, thermoelectric materials have been considered as an alternative solution to global energy crisis. In this work, Cu modified Bi_(0.5)Sb_(1.5)Te_3(BST)composites are prepared by a facile electroless plating Cu method, spark plasma sintering, and annealing. The annealed 0.22 wt.%Cu/BST has an enhanced peak Figure of Merit(z T) of ~ 0.71 at 573 K with high average z T of0.65 in the wide temperature range between 300 and 573 K. Due to the significant increase of electrical conductivity and low lattice thermal conductivity, the annealed 0.22 wt.%Cu/BST shifts peak z T to high temperature, and shows 492% enhancement than that of pristine BST with z T of 0.12 at 573 K. Through detailed structural characterization of the annealed 0.22 wt.%Cu/BST, we found that Cu can dope into BST matrix and further form Cu2 Te nanoprecipitates, dislocations, and massive grain boundaries, leading to a low lattice thermal conductivity of 0.30 Wm-1 K-1 in the annealed 0.22 wt.%Cu/BST. Such enhanced peak z T in high-temperature and high average z T in the wide temperature range shows that the electroless plating Cu method and annealing can improve the thermoelectric performance of commercial BST and expand the applicability of Bi_2Te_3 thermoelectric materials in the power generations.     

非均匀温度分布下温差发电阵列拓扑结构优化

利用热电材料实现温差发电技术已成为目前研究热点,但温差发电阵列热端温度分布不均将严重影响系统的输出功率和可靠性。为此,首先针对2×2温差发电阵列,研究其在不同热端温度分布情况下,温差发电阵列内部的连接方式与输出功率和可靠性的关系。其次,提出了一种温差阵列内部连接结构优化方法,通过改变内部连接方式以减少阵列功率损失,提高其可靠性。最后,通过温差实验平台,在不均匀温度下开展了4×4温差发电阵列实验,并与传统串并联阵列、网状阵列和桥型阵列等温差发电阵列进行了输出功率及可靠性比较分析。实验结果表明：在热端温度不一致的情况下,所提出的优化温差发电阵列比传统温差发电阵列可以更好地兼顾温差发电阵列的输出功率与可靠性。     

温差电器件的传热分析

温差电器件是热电转换系统的核心部件。为了提高热电转换系统的效率并优化其输出功率和电压,详细分析了温差电器件的热阻网络,根据热电效应、热力学与电学理论建立了温差电器件的传热模型。利用此模型可以分析温差电器件的结构对其输出功率、电压及效率的影响,并着重分析了热电偶的长度和截面积对温差电器件性能的影响。通过数值分析表明,其功率随着热电偶的长度的减小和截面积的增大而明显增大,而最大热电转换效率逐渐缓慢减小。这可以为温差电器件或各种热电转换系统的优化设计提供参考与指导。     

基于热电效应的地热资源发电技术

地热资源是一种低碳环保的可再生清洁能源,高效合理开发地热资源对于我国能源产业结构调整,推进实现“碳达峰”与“碳中和”目标具有重要意义。针对传统地热发电转化效率低、规模化开发难等问题,提出一种基于热电效应的地热资源发电技术,通过设计井下热电机装置,构建具有流体温度差的闭合回路,实现井下热电高效转化;建立井下热流温度场数学模型,定量预测井筒热量传递效率;创建地热发电经济评价指标,评估地热发电经济可行性。研究结果表明,井下地热发电技术能有效将热能转换为电能,适用于高含水的油气井;通过提高注入速率,串联安装多个热电机,可以有效提高发电量;地热发电技术单位电量费用为0.6元/(kW·h),随着规模化应用发电成本会进一步下降。研究结果为我国地热发电技术提供了一种低成本、大规模、高效开发的解决方案,为我国能源结构调整和节能降耗减排等研究提供借鉴。     

半导体温差发电器的热力学准则和性能参数

应用非平衡态热力学和有限时间热力学理论,导出了半导体温差发电器输出功率和效率的一般表达式;兼顾输出功率和效率,给出了半导体温差发电器优化性能的热力学准则;分析了效率随塞贝克系数与汤姆孙系数之比的变化,指出塞贝克系数与汤姆孙系数之比是半导体温差发电器的一个重要性能参数.