以汽車尾氣余熱為熱源的半導(dǎo)體溫差發(fā)電器的理論研究.pdf

1、隨著近年來國家推行了一系列節(jié)能減排政策和措施,全國范圍內(nèi)對于節(jié)能減排越來越重視。我國已經(jīng)發(fā)展為一個汽車大國,汽車行業(yè)內(nèi)的節(jié)能與減排也成為了一個重點研究的課題。發(fā)動機燃油經(jīng)濟性是汽車節(jié)能性的一個重要指標(biāo),由于發(fā)動機技術(shù)已經(jīng)比較成熟,單純從改善汽車發(fā)動機性能來提高燃油經(jīng)濟性無疑是非常困難的,考慮發(fā)動機排氣余熱量較多且溫度較高的特點,利用半導(dǎo)體溫差發(fā)電技術(shù)回收汽車排氣中的余熱廢熱,將其轉(zhuǎn)化為電能儲存在蓄電池中,供車載用電器使用或者成為組成混合

2、動力汽車動力的一部分,這對于汽車節(jié)能減排來說無疑具有十分重要的意義。本文基于傅里葉定律和帕爾貼效應(yīng)建立了一個以汽車尾氣為熱源的半導(dǎo)體溫差發(fā)電器的數(shù)學(xué)模型,并模擬計算了各種相關(guān)因素(比如尾氣流量,冷卻流體溫度與流量,高低溫端換熱系數(shù),PN對高度,電路外阻與內(nèi)阻之比等)對發(fā)電器的輸出功率和效率的影響。結(jié)果表明,對于溫差發(fā)電器,采用水冷方式的效果明顯好于風(fēng)冷;增大系統(tǒng)高溫端的換熱系數(shù)帶來的輸出功率與效率的提升明顯好于增大低溫端換熱系數(shù)。同時發(fā)

3、現(xiàn),發(fā)電器輸出功率隨著PN對高度的變化存在峰值,而且這個峰值點的PN對高度隨材料導(dǎo)熱系數(shù)的減小而減小,隨塞貝克系數(shù)和材料電導(dǎo)率的增加而增加。另外還發(fā)現(xiàn),發(fā)電器輸出功率和效率隨著外阻與內(nèi)阻之比的變化出現(xiàn)最大值,不同于一般的電路,最大輸出功率的負(fù)載點發(fā)生漂移,這個最大值是在外阻明顯大于內(nèi)阻的情況下出現(xiàn),而且,隨著材料ZT值的增加,這個最大功率值出現(xiàn)點向外阻與內(nèi)阻之比增大方向移動。從改善分析得出的影響性能的主要因素角度出發(fā),提出了結(jié)合相變技術(shù)