温差发电系统结构优化及瞬态响应特性实验研究
温差发电技术是一种能够有效利用低品位热源进行发电的技术手段,其能量来源既包括太阳能、地热能这一类的新型清洁替代能源,又包括传统的发动机余热、工业余热/废热等废弃能源。温差发电具有无运动部件、无噪声污染、无废气排放、可靠性高等诸多优点。因此,对温差发电技术进行研究不仅具有重要的理论意义,更有着重大的工程应用价值。当前,温差发电技术的理论研究进展缓慢,实验研究也很不够。本文旨在从实验方面入手,对温差发电系统的结构优化和瞬态响应特性进行研究。 本实验中设计并搭建了包括加热单元、冷却散热单元、温差发电单元、数据采集单元等子系统在内的温差发电实验系统,研究了不同热源形式、不同冷源形式、不同发电单元结构、不同接触压力大小等因素对系统性能的影响;并研究了两种典型启动条件下(结合接触压力这一影响因素的作用)发电系统的瞬态响应特性。 实验结果表明:温差发电系统热端温度分布的不均匀性会导致系统性能下降。不同冷源形式下,冷端散热效果有很大不同:相同条件下,水冷散热最好;强制风冷次之;自然对流最差。相同条件下,不同发电单元结构对系统输出性能影响很大,应根据实际需要来调整温差发电片之间的连接方式,使内、外电阻匹配。在冷、热两端温度均相同的情况下,接触压力增大,则系统开路电压和最大输出功率增大,但增大幅度随压力的增大而逐渐减小。启动条件为相同冷、热端温度时,接触压力对发电系统冷、热两端温度的瞬态响应特性影响不大;但对开路电压的瞬态响应特性影响很大,压力增大,则开路电压的瞬态响应速率加快。启动条件为不同冷、热端温度时,接触压力对温差发电片开路电压达到稳定值的时间特征影响不大;但对开路电压的稳定数值影响很大,压力增大,则稳定值增大,但增大幅度随压力的增大而逐渐减小。启动条件为不同冷、热端温度时,在冷、热源控温效果均比较出色的情况下,温差发电片达到稳定输出的时间特征与具体工况无关,而是由本身的性能决定。
温差发电系统;结构优化;瞬态响应特性;接触压力
天津大学
硕士
动力机械及工程
杜青
2013
中文
TM619
59
2014-07-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）