学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

内燃机尾气余热半导体温差发电系统研究设计

作　者: 赵万枫
导　师: 郭林福
学　校: 北京交通大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 温差发电 集热器 试验台
分类号: TM913
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 59次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


目前,我国成为了世界上最大的汽车生产国和消费国,但是也带来一系列的能源和环境问题。如何节省燃油的消耗以及降低污染和排放成为汽车行业发展的关键问题。在上世纪70年代兴起的汽车尾气余热温差发电系统正成为各大高校和车企的研究热点,它是一种能够将汽车尾气的热能转换为电能的装置,可以提高燃油的利用率,具有较强的应用前景和广阔的市场空间。本文在国内外相关研究的基础上,针对汽车尾气余热温差发电系统在现阶段存在输出功率小和结构不紧凑的不足,研究在多场耦合条件下尾气与集热器的换热过程,为提高集热器表面温度和改善集热器表面温度分布提供了实现途径。同时搭建了温差发电试验台架,优化温差发电片之间的拓扑结构,得出温差发电系统输出功率与柴油机工况之间的关系,与模拟进行对比,为模拟提供了一定的实验依据。本文以计算流体动力学为基础,利用UG建立集热器的几何模型,采用FLUENT软件对不同结构集热器的换热过程进行分析,得到耦合面平均温度、集热器进出口压差和集热效率的仿真结果,得到综合性能最佳的集热器。搭建ZS1100柴油机尾气余热温差发电试验台,采用独立水冷却方式,完成不同柴油机工况下温差发电系统的性能试验。在柴油机转速为1200r/min时,输出功率为3.2kW时,集热器的集热效率最大为49.15%；在冷热端温差为130℃时,最大输出功率为106.0W的功率,集热器的集热效率为35.44%,热电转换效率为6.6%,得到温差发电系统的发电效率为2.34%。本文对集热器的仿真为实际优化集热器内部结构提供了理论基础,搭建的ZS1100柴油机尾气余热半导体温差发电试验台为以后的相关研究提供参考。

全文目录


致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
1 引言  11-27
  1.1 研究背景和意义  11
  1.2 国内外研究现状  11-27
    1.2.1 利用内燃机排气余热温差发电研究现状  12-13
    1.2.2 温差发电器的研究状况  13-19
    1.2.3 集热器的研究状况  19-27
2 数值模拟的基本理论及壁面传热  27-35
  2.1 基本控制方程  27-29
    2.1.1 质量守恒方程  27-28
    2.1.2 动量守恒方程  28
    2.1.3 能量守恒方程  28-29
  2.2 湍流模型的选择  29-31
  2.3 壁面函数  31-32
  2.4 流固共轭换热模型  32-33
  2.5 传热方法对比  33-35
3 集热器数值模拟  35-59
  3.1 集热器三维模型的建立  35
  3.2 计算域的离散化  35-36
  3.3 流体相关参数的计算  36-37
  3.4 假设及边界条件  37
    3.4.1 方案模型假设  37
    3.4.2 方案边界条件和求解设置  37
  3.5 计算结果分析  37-57
    3.5.1 镂空型集热器数值模拟  39-42
    3.5.2 挡板型集热器数值模拟  42-44
    3.5.3 直翅型集热器数值模拟  44-46
    3.5.4 鱼刺型集热器数值模拟  46-55
    3.5.5 四种结构集热器总体比较  55-57
  3.6 不同尾气温度对热耦合面平均温度的影响  57-58
  3.7 总结  58-59
4 内燃机尾气半导体温差发电系统试验台设计  59-67
  4.1 柴油机试验台架  59-60
  4.2 集热器的设计和加工  60
  4.3 温差发电片的选型以及布置  60-62
  4.4 冷却系统的设计与加工  62-63
  4.5 数据采集装置  63-64
  4.6 夹紧装置  64-65
  4.7 试验台架布置  65-67
5 内燃机尾气半导体温差发电系统试验结果分析  67-75
  5.1 试验步骤  67
  5.2 试验结果分析  67-72
    5.2.1 不同工况下集热器性能测试  67-69
    5.2.2 不同工况下系统电路测试  69-72
  5.3 集热器数值模拟与试验结果比较  72-73
  5.4 系统效率计算  73-74
  5.5 影响效率因素分析  74-75
6 全文总结与展望  75-77
  6.1 全文总结  75-76
  6.2 工作展望  76-77
参考文献  77-81
作者简历  81-85
学位论文数据集  85

相似论文

  1. 基于模糊整定PID的海浪运动模拟试验台控制系统设计,TP273.4
  2. SZL1000/300型液压支架寿命试验台的研制,TD355.4
  3. 平板型CPC太阳能温差发电装置的实验研究,TM913
  4. 新型大扭矩螺杆钻具试验台方案设计,TE921
  5. 30MN液压支架试验台结构及分析,TD355.4
  6. 百吨级阻尼器液压振动试验台及其控制系统的研制,TB534.2
  7. 大功率风电齿轮箱试验台的关键问题研究,TM614
  8. 履带车辆综合传动系统性能试验台的设计,U467.523
  9. 地层变形模拟试验台研究,TU433
  10. 毛细泵技术用于工业余热回收系统中的实验研究,TK115
  11. 并联式辅机摇摆试验台研究,U661.7
  12. 特种机电传动机构综合性能试验平台传动系统研究,TH132.46
  13. 煤矿液压支架操纵阀综合试验台研究,TD355.4
  14. 封闭功率传动试验装置及减速器效率测定方法研究,TH132.425
  15. 减速器试验台加载器的有限元分析及其布局研究,TH132.46
  16. 多轴振动试验台结构设计与分析,TB534.2
  17. 岸桥电控试验台的设计与应用,U653.92
  18. 新疆地区太阳能地源热泵联合应用研究,TU831.6
  19. 金属带式CVT电控系统控制策略研究,TH132.46
  20. Lh637C谐波齿轮减速器的研制,TH132.46
  21. 基于并联机构的辅机摇摆试验台关键技术,U661.7

中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 独立电源技术（直接发电） > 温差电池、温差发电器
© 2012 www.xueweilunwen.com