基于余熱回收的半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊優(yōu)化設(shè)計(jì)與性能實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，在國(guó)際社會(huì)大環(huán)境下，我國(guó)社會(huì)呈現(xiàn)蓬勃向上的沖擊力，但污染問(wèn)題仍然制約人類進(jìn)一步發(fā)展。生產(chǎn)制造類企業(yè)生產(chǎn)過(guò)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(duì)低品位能源進(jìn)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(duì)溫差發(fā)電模塊進(jìn)行了理論建模分析和實(shí)驗(yàn)探究，通過(guò)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(dāng)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(wèn)題，建立了優(yōu)化條件下的數(shù)學(xué)模型。在建模時(shí)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(jìn)行熱電耦合分析，分析單個(gè)熱電組件單元的因素對(duì)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(duì)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(dāng)不考慮接觸效

3、應(yīng)時(shí)，最大熱電轉(zhuǎn)換效率分別為:9.67％、9.11％、8.40％，當(dāng)考慮接觸效應(yīng)時(shí)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(guò)實(shí)際項(xiàng)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(shí)驗(yàn)探究方面，本文設(shè)計(jì)了循環(huán)水系統(tǒng)作為冷卻系統(tǒng)的溫差發(fā)電實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)對(duì)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(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，通過(guò)改變工況進(jìn)行對(duì)溫差發(fā)電組件的研究分析，獲得了可靠數(shù)據(jù)。