基于余熱回收的半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊優(yōu)化設(shè)計與性能實驗研究.pdf

1、進入21世紀以來，在國際社會大環(huán)境下，我國社會呈現(xiàn)蓬勃向上的沖擊力，但污染問題仍然制約人類進一步發(fā)展。生產(chǎn)制造類企業(yè)生產(chǎn)過程存在大量未被利用的熱能，利用溫差發(fā)電技術(shù)可以對低品位能源進行有效的回收利用。
　　本論文依據(jù)現(xiàn)有的溫差發(fā)電技術(shù)原理及其應(yīng)用，對溫差發(fā)電模塊進行了理論建模分析和實驗探究，通過分析具體案例總結(jié)可以提高溫差發(fā)電效率的方法途徑。
　　在理論建模方面，本文在熱電理論的基礎(chǔ)上，就當前溫差發(fā)電模型中存在的忽略外界熱交

2、換效益或者忽略湯姆遜效應(yīng)等問題，建立了優(yōu)化條件下的數(shù)學(xué)模型。在建模時考慮到外界溫度和換熱系數(shù)、陶瓷面的接觸電阻和熱阻，并使用有限容積法劃分材料容積最終優(yōu)化溫差發(fā)電組件電偶臂的溫度，最終得到將外界因素影響考慮在內(nèi)的溫差發(fā)電組件數(shù)學(xué)模型。后續(xù)環(huán)節(jié)采用ANSYS仿真軟件建立三維模型并進行熱電耦合分析，分析單個熱電組件單元的因素對熱電特性的影響。仿真優(yōu)化溫差發(fā)電組件，分析接觸效應(yīng)對熱電轉(zhuǎn)換效率的影響。結(jié)果表明在文中的冷熱端溫度下，當不考慮接觸效

3、應(yīng)時，最大熱電轉(zhuǎn)換效率分別為:9.67％、9.11％、8.40％，當考慮接觸效應(yīng)時最大轉(zhuǎn)換效率分別減小到8.33％、7.87％、7.11％，效率減小了大概13％-15％。通過實際項目仿真分析，證明了溫差發(fā)電技術(shù)在余熱回收系統(tǒng)中的可行性。
　　在實驗探究方面，本文設(shè)計了循環(huán)水系統(tǒng)作為冷卻系統(tǒng)的溫差發(fā)電實驗裝置。實驗對比了不同的冷卻方式并得到循環(huán)水冷為最佳冷卻方式。實驗系統(tǒng)中，通過改變工況進行對溫差發(fā)電組件的研究分析，獲得了可靠數(shù)據(jù)。