熱能梯級利用型溫差發(fā)電系統(tǒng)性能研究.pdf

1、作為一種熱電全固態(tài)直接轉(zhuǎn)化方式，溫差發(fā)電技術由于其體積小、適用性強、穩(wěn)定性高等突出的優(yōu)點，在分布式能源以及清潔能源供給等方面具有較好的應用前景并得到了越來越廣泛的關注，然而較低的能量轉(zhuǎn)換效率大大阻礙了其推廣使用。為了提高系統(tǒng)的發(fā)電效率，提出了一種基于熱能梯級利用的溫差發(fā)電系統(tǒng)結構，通過數(shù)值計算和實驗研究相結合的手段分析了系統(tǒng)的動、靜態(tài)性能，為系統(tǒng)結構和運行的優(yōu)化提供理論支撐。
　　本研究主要內(nèi)容包括：①提出了一種熱能梯級利用型溫差

2、發(fā)電系統(tǒng)，在理論計算的基礎上完成了燃燒子系統(tǒng)、溫差發(fā)電模塊、冷卻水系統(tǒng)等重要部件的設計。熱力性能計算結果表明，合理布置的高、中、低溫溫差發(fā)電模塊能夠有效地實現(xiàn)對熱源的梯級利用，以大幅度提高整個系統(tǒng)的發(fā)電效率。②通過對溫差發(fā)電系統(tǒng)的各級組件的計算流體力學分析，優(yōu)化了相關部件的結構，得到了環(huán)形帶孔遮焰裝置等關鍵設備的最優(yōu)尺寸，有效地確保了系統(tǒng)的可用性。③基于流動、傳熱、燃燒及熱電轉(zhuǎn)換等基本規(guī)律，構建了反映熱能梯級利用型溫差發(fā)電系統(tǒng)的動態(tài)特性

3、的數(shù)學模型。模擬與實驗數(shù)據(jù)的對比充分證明了模型的正確性。分析結果顯示，系統(tǒng)中不同級別的溫差發(fā)電模塊在動態(tài)特性上具有較大的差異，其中高溫模塊的功率輸出無論是在啟動過程還是系統(tǒng)擾動過程中的達到穩(wěn)定的時間均較短，而中、低溫溫差發(fā)電模塊的穩(wěn)定時間則更長。④根據(jù)理論計算、CFD模擬以及動態(tài)特性仿真的相關結果以及燃燒器優(yōu)化方案搭建了熱能梯級利用型溫差發(fā)電實驗臺，測試結果表明，本系統(tǒng)的發(fā)電效率可以達到7.05％，相較于單級高溫溫差發(fā)電實驗臺系統(tǒng)效率，