【《余热利用温差发电系统实验探究案例》1700字】

余热利用温差发电系统实验探究案例目录TOC\o"1-3"\h\u9141余热利用温差发电系统实验探究案例 1248731.1余热利用温差发电系统实验平台 15201.1.1热风机与冷水机 142661.1.2余热利用温差发电装置 4230891.2改变TEG组合方式 54491.2.1可行性分析 544351.2.2六个温差发电片的连接方案 5224741.3不同方案对发电特性的影响 6197291.3.1不同组合方式IU与PU曲线的对比 6232101.3.2结论分析 81.1余热利用温差发电系统实验平台1.1.1热风机与冷水机如图1.1所示，余热利用差发电系统实验平台，主要由热源、温差发电装置、支撑架、冷源、测试仪器以及控制器组成。图1.1实验平台热风机产生的高温空气经过热流管道与集热器来为TEG提供高温端温度，因TEG高温端的热量会传递到低温端，故需要冷水机来稳定低温端的温度，以此防止TEG在实验过程中温差减小。热风机选用的是丰腾威VT3000H-3KW便携式工业热风机，如图1.2所示。其主要由加热系统、风量调节系统、温度稳定控制系统组成。加热系统可以让热风机在350℃连续运行；风量调节系统使用变频器调速，可控性好；控制系统使用了PID温度温控器，其出风口有K型电偶实时监测温度，随后控制加热丝的通断，保证温度的稳定，温度误差为±1%。热源的设定要与仿真边界条件的设定一致，便于进行理论与实物的对比验证，实验设定出风口温度为160℃，控制风速为4m/s。图1.2便携式工业热风机冷水机为广州一公司生产的CW-5200冷水机，控温系统可以将水箱温度控制在设定温度范围内，波动不超过0.3摄氏度。图1.3循环冷水机1.1.2余热利用温差发电装置在温差发电片、热风机出风口、水管连接缝隙处，需要涂导热硅脂来避免热量散失在空气中，同时热流管道上也要穿上0.1cm的硅酸铝纤维纸。而为了进一步利用热风机的热量，在管道上还应该有集热模块，余热回收温差发电装置各部分结构模型，如图1.4所示。图1.4集热模块集热模块可其分为六部分，且容易安装与拆卸，如图1.5所示，且每一部分都有一个集热翅片和一个与冷水管道相连的模块。集热模块与冷水管道内有多个翅片，对于集热装置，翅片增大受热面积，更高效利用热量，提高受热均匀性。对于冷水管道，翅片增大散热面积，增强散热效果，提高散热均匀性。（a）集热翅片（b）冷水管道模块图1.5集热模块拆卸图1.2改变TEG组合方式1.2.1可行性分析温差发电片上下各有一铜片，铜片上的K型电偶能实时监测温差发电片高温端与低温端的温度。但因K型电偶测得是温差发电片的局部温度，故必须保证温差发电片上的温度要分布均匀，不能相差太大。并且六片温差发电片上，每片温度应该一致。由实验得，当热风机与冷水机同时启动，每10s记一次温度，发现其在490s左右，高低温端温度都稳定下来，六个发电片高温端温度都在132.1℃~137.7℃区间范围内，低温端温度都在26.7℃~28.1℃。六个发电片温差都在106.2℃~111.7℃。由上述数据可知，六片发电片温差浮动不大，可近似为其△T一致，因六片发电片为同一型号，其参数一致，故可近似其发出的电压、电流与功率一致。1.2.2六个温差发电片的连接方案六片温差发电片的连接有三种方案，串联连接可以提高整体的Uo，但同时，由于内部电阻的增加，Io减少；并联能会使Io增加，但输出电压却没有全部串联增加的多。六个热电发电机的连接有三个选项。串联连接可以提高整体的输出电压，但同时，由于内部电阻的增加，输出电流减少。在并行连接中有增加的可能性。虽然是整体的输出电流，但是输出电压并不是全部串联增加。方案I全部串联，连接方案与等效电路如图1.6(a)所示；方案II分成两路并联，连接方案与等效电路如图1.6(b)所示；方案II分成两路并联，连接方案与等效电路如图1.6(c)所示。（a）方案I（b）方案II（c）方案II图1.6各个连接方案与等效电路1.3不同方案对发电特性的影响 1.3.1不同组合方式IU与PU曲线的对比 记录每个方案的电压、电流，并且记录其输出功率与输出电压。方案I在I=0.78A，U=8.67V时，有Pmax=6.86W且Umax=16.87V；方案II在I=1.46A，U=4.39V时，有Pmax=6.39W且Umax=8.14V；方案III在I=2.2A，U=2.87V时，有Pmax=6.30W且Umax=1.6V。（a）PU曲线（b）IU曲线图1.7不同方案曲线对比1.3.2结论分析 在电能匮乏的地区，温差发电片能利用余热作为小功率电源供电，通过本实验可得出以下结论：（1）六片温差发电片的串并联方式的实际电压低于等效电路的理论电压，推测可能与RS的增大有关，也可能