基于温差发电的发电装置的设计与制作

文章基于温差发电技术的塞贝克效应,设计了简易温差发电装置,选择Bi2Te2作为热电材料,并通过不独立控制冷端温度和独立控制冷端温度两方面出发进行试验,发现控制冷端温度能提高发电效率,该试验结论对下一步发电装置的改进及工业低品位余热废热回收利用有着重要的意义。     

汽车尾气温差发电装置通道结构的设计与分析

排气废热温差发电对于改善汽车燃油经济性具有很现实的意义,而提高输出功率是温差发电装置结构设计的主要目标.论述了包括废热通道内部结构在内的诸多设计因素对废热温差发电装置输出功率的影响,在此基础上设计了一种改进的废热通道.并使用计算流体力学的方法和红外热成像试验,对该废热通道结构进行了分析,验证了所采用设计方法的有效性.     

汽车发动机排气余热温差发电技术的研究

设计了一款可应用于汽车排气系统的温差发电热交换装置,其以汽车高温排气为热源、冷却循环水为冷源,在温差发电基本原理即塞贝克效应作用下输出电功率。分析了该发电装置结构设计参数对热电性能的影响,利用试验验证了进气温度与流量对其输出性能的影响,利用仿真模拟软件分析了汽车排气流过热电装置时的温度场和速度压力场,提出了提高发电装置输出性能及效率的优化方案。     

发动机排气废热利用方法的探讨

在汽车工业向着节能、环保的方向发展的背景下,汽车中废热的有效利用受到各国学者和企业的高度关注。内燃机仅能利用燃料燃烧放出的总能量的三分之一左右,其余三分之二均以废热的形式耗散掉;随着全球汽车保有量越来越大,废热对环境和能源造成的影响不容忽视。近年来,出现了许多正在研制和实验阶段的汽车废热利用的新技术,本文分别介绍了利用汽车尾气废热制冷技术、利用热电材料回收废热能量、温差发电与三元催化器一体化设计、螺旋管式蓄热换热器四种新技术,为其他学者研究汽车废热利用提供参考。     

圆筒式尾气温差发电系统的设计与试验

为了节约能源提高汽车尾气利用率，应用塞贝克效应，为汽车排气系统设计了一套圆筒式汽车尾气温差发电系统，通过理论计算得到该系统的热电转换效率约为4.59%，用在大货车上一年可以节省超过800 L 燃油。搭建了尾气温差发电试验台，试验结果表明，当发动机正常运行，该圆筒式尾气温差发电系统冷热两端达到一定温差时，产生的电压和电流可供车载电器和蓄电池有效使用，该发电装置设计合理，达到了节能效果，具有较好的应用前景。     

冷却方式对发动机冷却系统温差发电器的影响

温差发电系统最重要的前提是有足够大的温差,为此通过建立基于温差发电的发动机冷却系统能量模拟回收系统,研究了冷却方式对温差发电器两端温差的影响。研究结果表明:在大循环开启之前,温差发电器两端温度基本一致,当开启大循环后,两端温度迅速升高,由于集热器材料存在热阻使得冷却水和热端之间存在温差,温差发电器本身能够导热使得两端的温差较低;采用强制风冷可以显著提高温差发电器两端温差,相比于侧面冷却,正面冷却方式更具有优势,但是只能冷却一面;采用热管连接冷端和散热片的方式能够进一步降低冷端温度,提高温差发电器两端温差。可见,冷却方式对于能量回收系统的温差有着较大的影响。     

沥青路面现场大型热电转换试验研究

沥青路面为黑色路面,针对其吸热储能特点,在沥青路面结构内埋设热管转移其热能,并通过温差发电片将热能转换为电能。研究不同热管数量、埋设深度及发电片数量对热电转换的影响,力求更加有效地进行热电转换,为将来大面积推广应用提供相关依据及参考。     

基于ADVISOR的热电回收并联混合电动汽车性能研究

提出了热电回收的并联混合电动汽车控制策略,然后利用这些控制策略在某款汽油乘用车的基础上分别建立了混合电动汽车与热电回收的并联混合电动汽车ADVISOR仿真模型。仿真结果显示在城市路况下热电并联混合电动汽车具有较大的汽车制动能回收潜力,而在高速公路路况下热电并联混合电动汽车具有较大的热电废热回收潜力。此外,并联混合电动汽车比原汽油乘用车具备更高的动力性和经济性,而加装热电回收系统后的热电并联混合电动汽车的动力性和经济性能进一步提高。     

混合动力城市客车交流发电模块的改进设计

以国内某型混合动力城市客车混合动力系统为研究原型,分析其交流发电模块的组成和工作状态。根据混合动力城市客车的运行特点,提出一种针对混合动力系统交流发电模块的改进方案。通过理论计算、软件仿真以及实车验证,表明该改进系统的综合性能得到改善。     

汽车尾气温差发电装置的设计

节能减排和提高发动机热效率是汽车工业界的研究热点。文中简要阐述了半导体温差发电的原理,提出利用汽车尾气余热和冷却液水冷形成温差发电;基于Solidworks设计了一种汽车尾气温差发电装置,并详细介绍了该汽车尾气温差发电装置的结构及在汽车上的布置。     

Thermal design of automobile exhaust based thermoelectric generators: Objectives and challenges

The potential for thermoelectric power generation (via waste heat recovery onboard automobiles) to displace alternators and/or provide additional charging to a vehicle battery pack has increased with recent advances in thermoelectric material processing. In gasoline fueled vehicles (GFVs), about 40% of fuel energy is wasted in exhaust heat, while a smaller amount of energy (30%) is ejected through the engine coolant. Therefore, exhaust-based thermoelectric generators (ETEG) have been a focus for GFV applications since the late 1980s. The conversion efficiency of modern thermoelectric materials has increased more than three-fold in the last two decades; however, disputes as to the thermal design of ETEG systems has kept their overall efficiency at limited and insufficient values. There are many challenges in the thermal design of ETEG systems, such as increasing the efficiency of the heat exchangers (hot box and cold plate), maintaining a sufficient temperature difference across the thermoelectric modules during different operating conditions, and reducing thermal losses through the system as a whole. This paper focuses on a review of the main aspects of thermal design of ETEG systems through various investigations performed over the past twenty years. This paper is organized as follows: first, the construction of a typical ETEG is described. The heat balance and efficiency of ETEG are then discussed. Then, the third section of this paper emphasizes the main objectives and challenges for designing efficient ETEG systems. Finally, a review of ETEG research activities over the last twenty years is presented to focus on methods used by the research community to address such challenges.     

热电技术在汽车上的应用综述

热电技术利用热电材料可以直接将热能转化为电能进行发电,同时也可以将电能转化为热能进行加热或者制冷,是一种全固态能量转换方式,无需化学反应或流体介质.介绍了热电技术的基本原理,论述了热电装置在汽车尾气余热回收、减少汽车尾气中有害气体排放、新型汽车空调系统等方面的应用情况.简述了热电技术在中国的发展情况.     

Viable combined cycle design for automotive applications

A relatively new approach for improving fuel economy and automotive engine performance involves the use of automotive combined cycle generation technologies. The combined cycle generation, a process widely used in existing power plants, has become a viable option for automotive applications due to advances in materials science, nanotechnology, and MEMS (Mico-Electro Mechanical Systems) devices. The waste heat generated from automotive engine exhaust and coolant is a feasible heat source for a combined cycle generation system, which is basically a Rankine cycle in the context of this study. However, there are still numerous technical issues that need to be solved before the technology can be implemented in automobiles. A simulation was performed to examine the amount of waste energy that could be recovered through the use of a combined cycle system. A simulation model of the Rankine cycle was developed using Cycle-Tempo software. The simulation model was ultimately used to evaluate the rate of waste heat recovery and the consequential increase in the overall thermal efficiency of the engine with the combined cycle generation system under typical engine operating conditions. The most effective automotive combined cycle system recovered 68% of the waste heat from the exhaust and coolant, resulting in a 6% improvement in engine efficiency. The results are expected to be beneficial for evaluating the feasibility of combined cycle generation systems in automotive applications.     

排气系统的数值模拟及优化设计

建立了汽车排气系统的三维计算流体力学模型,并采用并行计算方法对某排气系统的5款设计方案进行了模拟计算。以排气背压为评判准则,方案3背压最大,方案2背压最小,方案1、4和5的背压基本接近。通过对5种设计方案的催化转化器、消声器等部件进行详细的流场分析,找到了各款排气系统背压产生的主要原因,并提出了进一步的改进措施,确定了排气系统的最佳方案。     

基于蓄能器原理的汽车尾气余热利用系统

针对陆路交通主力军——汽车发动机的尾气余热白白浪费的现象,拟研究开发一套基于蓄能器原理的汽车发动机尾气余热回收存储与利用系统.利用设计的双循环特殊蓄能器对汽车运行过程中尾气排放管道壁产生的热量进行回收,将其转化为液压能储存在恒压蓄能器中,并设计一套与之相配的液压传动回路,利用回收的液压能作为车辆起动和制动的动力源.系统...     

汽车排气系统的流场分析与优化

给出了某汽车排气系统一维非定常流动的气体动力学方程组和三维模拟数学模型.建立了该汽车排气系统与发动机的联合模型,并利用此模型得到了排气系统进口温度、质量流量、密度等参数.以此作为边界条件,利用三维CFD软件对该汽车排气系统流场进行了模拟,找到了影响排气系统背压的关键结构并进行了优化.结果表明,模拟结果与试验结果吻合性良好,优化后排气系统背压由40.5 kPa降至30 kPa.     

车用柴油机排气微粒分流式稀释取样测量系统的研制

本文设计了一种测量车用柴油机排气微粒的分流式稀释取样系统并制出了实验样品。文中说明了系统的布置和主要参数。重点是用ＣＯ２示踪法标定了不同发动机工部下的稀释比。用该系统测量一台车用柴油机的排气微粒结果表明该系统效果好，很实用。     

车用直喷式柴油机排气净化的途径

在改善车用柴油机燃油经济性的同时，需进一步降低氮氧化物和微粒排放，关键是进一步优化燃烧过程，减少有害排放物的生成，也要改善燃料品质，甚至进一步采用排气后处理技术，本文阐述了喷油系统和进气系统的改进，燃烧室设计的优化，增压中冷，废气再循环等技术措施的潜力，以及燃油改质，排气后处理等措施的效果。     

新型国产不锈钢材料在汽车排气系统中的应用

对汽车排气系统及其主要零件的腐蚀问题进行了分析,包括腐蚀坑深度与冷凝液pH值、Cl-、SO24-离子浓度的关系,并主要介绍了一种新型国产不锈钢409材料在汽车排气系统的应用。结果表明：该材料具有耐腐蚀性能良好、低成本的优点。     

随排放升级排气系统的材料发展趋势

不锈钢主要应用在汽车排气系统中，排气系统所处的环境本身十分恶劣，内部废气成分复杂，并且随排放升级，尿素．选择性催化还原（SCR）技术被广泛应用到柴油机排气处理中，尿素分解产物会与汽车废气混合形成热氧化环境，对排气管等不锈钢构件在冷凝液中的腐蚀性能具有较大影响。本文首先论述了汽车排气系统的结构和使用的材料，接着论述了过去汽车排气系统的材料使用变化情况和未来的发展趋势。