发动机余热发电减能系统设计【汽车类】【全套4张CAD图纸+答辩毕业论文】

发动机余热发电减能系统设计

41页 13000字数+论文说明书+任务书+4张CAD图纸【详情如下】

任务书.doc

发动机余热发电减能系统装配图.dwg

发动机余热发电减能系统设计论文.doc

固定框架结构零件图.dwg

热电发电结构零件图.dwg

通水通气结构零件图.dwg

中文摘要

随着微机电系统（MEMS）的快速发展，为MEMS 提供电能的微小型功率

器件（POWER MEMS）逐步得到了广泛的研制。微小型热电电源是其中得到发

展的研究课题。

本文提出了发动机余热发电系统设计方案，它是在发电器两端施加强制温差并利用热电效应将热能转换为电能的一种器件，它包括冷源、热源和微小型热电发电器三险要部件，具有寿命长、可靠性高、无污染、安静无噪声和无可动部件等优点。

本文结合热电堆式热电发电器的理论模型，考虑到汤姆孙效应的影响，建立了发动机余热发电系统的模型。

关键词：关键词1：设计; 关键词2：分析; 关键词3：结构; 关键词4：尺寸;  关键词5：组合

Abstract

The widely use of MEMS prompted the extensive research of Power MEMS．Micro (small) thermoelectric generation device is one of the research programs for Power MEMS.

In the paper, the design of system for waste thermal of generator was put forward, and the theory of which is put temperature in difference actively to two sides of the micro (small) thermoelectric generator. The device includes mainly three parts such as heat source, sink source and micro (small) thermoelectric generator etc, which has merits of quiet, long life-span for use, no pollution and having no movable     components etc.

Combined with perfect model of common thermoelectric generator, generator were built up based on such factors as the effect of Thomson effect ，then the design of system for waste thermal of generator were optimized.  

Key word: 1. design  2. analyze  3. configuration  4. size  5. Combination

目   录

中文摘要

英文摘要

第1章绪   论1

1.1课题研究的背景1

1.2 课题研究的意义2

1.3 国内外余热发电的研究现状2

第2章 余热发电系统的原理与理论设计4

2.1余热发电系统的原理4

2.1.1 余热发电器的原理4

2.1.2 塞贝克效应4

2.1.3 帕尔帖效应5

2.1.4 汤姆逊效应6

2.2 余热发电器的理论模型7

2.3余热发电系统的理论计算7

2.3.1 余热发电系统温度梯度的计算7

2.3.2 单个电偶臂的功率计算和效率计算9

2.3.3 余热发电系统的功率与效率的理论计算11

第3章  余热发电系统的设计13

3.1热电发生器结构分析13

3.2.1美国普林斯顿大学研究的方案13

3.2.2美国普林斯顿大学研究的方案15

3.2.3热电堆式热电发电器16

3.2 余热电发电器模块的设计17

3.2.1 通气管道的结构设计18

3.2.2 通水管道的结构设计20

3.2.3 余热发电器的设计22

3.2.4余热发电器的结构制作26

3.2.5余热发电器的工艺设计28

3.3余热发电器模块的固定框架设计30

3.4余热发电器模块和固定框架装配32

3.5余热发电器模块之间的连接部件32

第4章    总  结34

参考文献35

附录36

致谢37

第1章     绪   论

1.1课题研究的背景

    我国建设节约型社会的现状不容乐观，进入21世纪以来，我国经济社会继续保持了快速发展的势头，取得了有目共睹的伟大成就，也遭遇前所未曾有过的资源约束和环境制约。针对这些情况，中央适时地提出了建设资源节约型、环境友好性社会等一系列新的观念和决策。 节约型社会目的是通过“加快建设资源节约型社会，推动循环经济发展。解决全面建设小康社会面临的资源约束和环境压力问题。保障国民经济持续快速协调健康发展(国办发(2004330号文件)，强调在经济活动中节约资源和保护环境的同等重要性，要求经济效率和环境保护并驾齐驱。要求人类发展生态经济，追求以节约资源、能源和减少污染为前提的生念经济效率，要求人类在经济活动中实现经济与环境的协凋统一。目前，建没节约型社会多从节能技术、绿色技术、循环经济等方面展开，这有利于节约型社会建设的深入发展。在现在这个飞速发展的社会中交通无疑是很重要的一块，而汽车、飞机、船舶等交通运输工具又是不可或缺的，而发动机是汽车、飞机、船舶等交通运输工具的核心部件，其应用范围非常广泛。随着人类社会的发展，发动机的数量急速增加。以汽车为例，2005年汽车保有量达3300万台，预计2010年将超过7000万台。与之相对应的是发动机数量的剧增和废热的大量排放。调查研究表明，发动机燃料燃烧所发出的能量只有34％～38％（柴油机）或25％～28％（汽油机）被有效利用。其它的能量被排放到发动机体外，仅由排气带走的热量就占进入发动机中的燃料所产生热量的30％～45％。这一方面造成了较大的能源浪费，另一方面使周边环境温度升高，带来了城市的热岛效应等不良影响。热污染首当其冲的受害者是水生物，由于水温升高使水中溶解氧减少，水体处于缺氧状态，同时又使水生生物代谢率增高而需要更多的氧，造成一些水生生物在热效力作用下发育受阻或死亡，从而影响环境和生态平衡。此外，河水水温上升给一些致病微生物造成一个人工温床，使它们得以滋生、泛滥，引起疾病流行，危害人类健康。随着人口和耗能量的增长，城市排入大气的热量日益增多。按照热力学定律，人类使用的全部能量终将转化为热，传入大气，逸向太空。这样，使

1.2  课题研究的意义

节能与环保是21 世纪人类面临的严重问题。中国正处在持续发展的关键阶段, 开发新能源和充分利用低品位能源、废能源具有重大意义。同时, 通过节能可以节约大量燃料, 对于降低我国在二氧化碳, 二氧化硫和氮氧化物的排放都具有直接的影响。我国在各种工业过程中存在大量的热能浪费现象, 发展各种环境友好的节能技术, 是十分重要的。

本课题的意义在于：一方面不仅提高了对能源的利用率，节约了能源，另外一方面也减少了对大自然的热污染，保护了环境。

1.3 国内外余热发电的研究现状

目前在微小型热电发电器的研究方面，国外对微型热电发电机研究比较完善的有Princeton 大学、南加州大学和Michigan 大学。美国USC 空气动力实验室于2000 年推出微型热电发电机（MicroFire），德国Dresden 科技大学，利用铜箔作为介质研发了一种微型热电发电器，其面积为16*30mm^2,输出电压达到250mV。美国和日本是目前国际上对热电材料与工程研究投入最多的国家。美国的研究主要侧重于军事、航天、理论和高科技方面日本的研究侧重于废热利用，同时相应地着力于耐高温的陶瓷温差电材料的研究在大尺寸的范围，热电发电装置已经取得实际的应用。国内研究现状：热电现象本身是可逆的, 温差发电和半导体致冷是热电现象的两个方面, 互相可逆。第4章    总  结

在进行发动机余热发电系统设计的开始我首先了解了有关于热电的一些基础理论和国内外有关于这一领域的相关论文，认识到了这一设计对以后能源的利用有着很大的意义，同时也了解了热电发电的原理和主要计算过程，在此基础上我开始动手设计我的发动机余热发电系统的设计，首先是考虑如何将余热利用最大化，于是最开始联想到了美国普林斯顿大学研究方案的形状，但是意识到后期制作和维修方面的问题，所以没有再想下去，于是第二种方案应运而生--方形包围余热发电器，这种想法在后期的制作方面比较简单而且热利用率也比较好，不足的是比较笨重，难看，存在一点热散失。一些结构、尺寸方面还有些地方有待楼伟同学的优化。通过这次的毕业设计使我有幸接触到了很多新的领域的知识，不仅开阔了自己的眼界，而且也考验了我活用知识的能力。这次设计不仅增强我个人的自信，也培养了与他人的团结和作精神。

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附录

附录1：热电发电结构零件图

附录2：通水通气结构零件图

附录3：固定框架结构零件图

附录4：方形余热发电器的装配图

致谢

本人的学位论文是在博士生老师的精心指导下完成的。老师知识渊博，思维开阔活跃，经验丰富，治学态度严谨，在我们做毕业设计期间，他给我的不仅仅是学术上的知识，还有平常学习生活中无微不至的关怀和爱护。

课题的整个进行过程中还得到老师的全力指导。在老师的指导下使我受益非浅，老师作为课题主要负责人之一，和蔼可亲，在指导工作时认真细致，善于对我的工作加以肯定和鼓励，使我不时充满信心。值此论文完成之际，特向导师致以崇高的敬意和深深的祝福!此外,本论文在某些方面还存在欠缺,希望老师多多指导,谢谢!!