喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 船用發(fā)動機余熱回收利用余熱發(fā)電背景余熱發(fā)電背景 在社會經濟發(fā)展的同時，無法避免對環(huán)境的污染。在當今社會，交通工具不論是在生活中還是在生產中，都是必不可少的重要組成，比如輪船。汽車，飛機等等。在這些交通工具里面，最重要的部件就是發(fā)動機。其應用范圍非常廣泛。不論是汽車，輪船還是飛機，發(fā)動機都起著不可代替的作用，隨著交通工具數(shù)量的增加，發(fā)動機的數(shù)量也隨之上升，而由于這樣的原因，熱排放量也每年逐漸提升，慢慢的影響到了人類的生產發(fā)展。我們一方面除了要發(fā)展經濟以外，同時要注意對環(huán)境的保護和對資源的回收利用，提高能源的利用率，最大化的減小損失，所以，能源是中國社會更好進步的要害。提高能源的利用率，有效的回收利用二次能源是當今社會生產和發(fā)展的重要條件。余熱發(fā)電現(xiàn)狀目前在微電子發(fā)電機研究方面，國外微電子發(fā)電機的理論具有代表性的是普林斯頓大學，南加州大學和密歇根大學。美國的研究成果大多集中在日本的廢熱使用研究的軍事。我國現(xiàn)階段狀況：熱電是可逆的，熱電發(fā)電和半導體冷卻是熱電現(xiàn)象的兩個方面，相互可逆。一般是PN結，假設溫差可以用來發(fā)電，若是電源，可以在一端使用冷源。然而溫差發(fā)電,這幾乎是一個空白。這是因為我國在軍事高科技研發(fā)能力相對落后。現(xiàn)階段隨著何種學術互補，我國許多學者對外接觸相干技術，在以后的發(fā)展中，這種情況一定會逐漸改善。余熱發(fā)電基礎原理余熱發(fā)電理論基礎余熱發(fā)電理論基礎賽貝克效應：法國物理學家T.J.eebeck在1821.利用研究兩種不同的材料構成不相同溫度的兩個節(jié)點，電路就會形成熱電流。賽貝克效應的計算分析 a,ba,ba,ba,b為不同的兩種材料。當兩端的為不同的兩種材料。當兩端的為不同的兩種材料。當兩端的為不同的兩種材料。當兩端的溫度差在溫度差在溫度差在溫度差在TTTT時，就會產生電動勢時，就會產生電動勢時，就會產生電動勢時，就會產生電動勢VVVV，將其定義為電勢率，將其定義為電勢率，將其定義為電勢率，將其定義為電勢率ab=V/Tab=V/Tab=V/Tab=V/T，當當當當TTTT趨近于趨近于趨近于趨近于0 0 0 0時，縮寫為：時，縮寫為：時，縮寫為：時，縮寫為：ab=dV/Dt ab=dV/Dt ab=dV/Dt ab=dV/Dt 其中其中其中其中 ab ab ab ab為塞貝克系數(shù)。為塞貝克系數(shù)。為塞貝克系數(shù)。為塞貝克系數(shù)。余熱發(fā)電系統(tǒng)的理論計算 余熱發(fā)電系統(tǒng)溫度梯度的計算余熱發(fā)電系統(tǒng)溫度梯度的計算余熱發(fā)電系統(tǒng)的理論計算余熱發(fā)電系統(tǒng)溫度梯度的計算余熱發(fā)電系統(tǒng)溫度梯度的計算電臂式熱電發(fā)電機主要是通過導流銅，電偶臂，電絕緣熱覆蓋板組成。計算三種導熱系數(shù)：K c1=K c2=K c3=容易推得總的熱導率為：K=式中：式中：c 1 c 1 導熱覆蓋基板有效熱導率；導熱覆蓋基板有效熱導率；c2 c2 導流片的有效熱導率；導流片的有效熱導率；c3c3電偶臂有效熱導率；電偶臂有效熱導率；l c1l c1導熱覆蓋基板厚度；導熱覆蓋基板厚度；l c2l c2導流片厚度；導流片厚度；lc3lc3電偶臂厚度；電偶臂厚度；A c1A c1導熱覆蓋基板的面積；導熱覆蓋基板的面積；A c2A c2導流片的面積；導流片的面積；A c3A c3電偶臂面積；電偶臂面積；K c1K c1導熱覆蓋基板導熱率；導熱覆蓋基板導熱率；K c2K c2導流層導熱率；導流層導熱率；K c3K c3電偶臂導熱率。電偶臂導熱率。氧化鋁陶瓷是導熱覆蓋基板的組成，氧化鋁陶瓷是導熱覆蓋基板的組成，c 1c 1（20 W/m.20 W/m.30 W/m.30 W/m.）為有效導）為有效導熱率。當導熱系數(shù)逐級增加熱率。當導熱系數(shù)逐級增加c 1=5 W/m.c 1=5 W/m.導熱覆蓋基板厚度?。簩岣采w基板厚度?。簂 c1=1 mml c1=1 mm導熱覆蓋基板的面積取：導熱覆蓋基板的面積?。篈 c1=100mm*100mmA c1=100mm*100mm導流片的材料是銅導流片的材料是銅,有效熱導率有效熱導率c 2=401W/m.c 2=401W/m.（查自傳熱學趙鎮(zhèn)南（查自傳熱學趙鎮(zhèn)南 高等教育出版社高等教育出版社 P492 P492 附錄附錄 3 3）導流片的厚度取：導流片的厚度?。簂 c2=1 mml c2=1 mm導流片的面積取導流片的面積取:A c2=21mm*1mm:A c2=21mm*1mm電偶臂材料是電偶臂材料是 Bi2Se3 Bi2Se3，有效熱導率，有效熱導率c 3=140 W/m.c 3=140 W/m.電偶臂厚度?。弘娕急酆穸热。簂 c3=16.4 mml c3=16.4 mm電偶臂面積取電偶臂面積取:A c3=3mm*3mm:A c3=3mm*3mm所以：K c1=50 W/K c2=8.421 W/K c3=0.077 W/K=0.076 計算結果計算結果 根據(jù)傅立葉效應根據(jù)傅立葉效應 Qk=(Th-Tc)Qk=(Th-Tc)KaKa=KT=KT 設：熱端溫度啟始為設：熱端溫度啟始為800 800 冷端溫度為冷端溫度為2020 所以：所以：QkQk總總=K=KT T總總=0.076 W/*780=10.184 W=0.076 W/*780=10.184 W Qk1=K c1T1=Qk2=K c2T2=Qk3=K c3T3=QkQk1=K c1T1=Qk2=K c2T2=Qk3=K c3T3=Qk總總=10.184W=10.184W 所以：所以：T1=0.2 T1=0.2 T2=1.2 T2=1.2 T3=T3=132.3 132.3 單個電偶臂的功率計算和效率計算 根據(jù)牛頓的熱力學規(guī)律，當熱電發(fā)電機兩端的溫度差異時，熱電發(fā)生器產生熱量。來自熱源的熱電偶得到的熱量是珀爾帖熱，焦耳熱和熱傳遞的三個之和：發(fā)電效率；P 輸出到負載上的電能；I 回路中產生的電流；Q h 熱端的熱流；Q l 低溫熱源從低溫端吸收的熱流；R L 負載電阻；R 電偶臂的內阻；NP 塞貝克（Seebeck）系數(shù)；K 熱傳導系數(shù)；T1 熱源溫度；T2 冷源溫度。電流回路，消除未知量電流I，則發(fā)電器的輸出功率P 為：由上述三式可得到熱電發(fā)電器的轉換效率為:內阻內阻R R計算公式為計算公式為:L N L N N N 型電偶臂臂長；型電偶臂臂長；N N N N 型電偶臂電導率；型電偶臂電導率；A N A N N N 型電偶臂截面型電偶臂截面積；積；L P L P P P 型電偶臂臂長；型電偶臂臂長；P P P P 型電偶臂電導率；型電偶臂電導率；P P P P 型電偶臂截面型電偶臂截面積。積。NNPP5 5 根據(jù)實驗得出根據(jù)實驗得出 L/A L/A0.55mm0.55mm NP=NP=200200（v/v/）R R0.00275 0.00275 T1 T1 8008000.20.21.21.2798.6798.6 T2 T2 798.6798.6132.3132.3666.3666.3 T1 T1 T2 T2 132.3132.3 當當 R L R LR R 時，功率最大時，功率最大所以：余熱發(fā)電系統(tǒng)的功率與效率的理論計算余熱發(fā)電系統(tǒng)的功率與效率的理論計算 選擇開始水溫為：選擇開始水溫為：20 20 水的流量為：水的流量為：q1 q1 v1*s v1*s 末溫為末溫為 25 25 選擇尾氣溫度為：選擇尾氣溫度為：800 800 尾氣的流速為：尾氣的流速為：v2v23 m/s 3 m/s 末溫為末溫為100100 水的比熱容水的比熱容C1C14200 j/kg*4200 j/kg*尾氣的密度尾氣的密度 1 11.29kg/1.29kg/水的密度水的密度111000kg/1000kg/尾氣的比熱尾氣的比熱 C2=1003 j/kg*C2=1003 j/kg*假設：忽略熱的損耗，則假設：忽略熱的損耗，則 Q Q水水Q Q氣氣 Q=C*M*Q=C*M*C*V*=C*v*s*t*C*V*=C*v*s*t*設：設：S S水道水道 S S氣道氣道 t1 t1 t2 t2 則則 C1*1*q1*C1*1*q1*VVC2*2*v 2*C2*2*v 2*假設現(xiàn)在余熱發(fā)電系統(tǒng)有三個模塊：P=152.8WQ熱=CVT=CVS(通氣管道面積)tT選擇尾氣溫度為：800 末溫為100尾氣的比熱 C2=1003 j/kg*尾氣的密度 11.29 kg/m ，尾氣的流速為：v23 m/st=S/V1=0.104 ss（通氣管道截面積）=0.10.1=0.01m ,T=700Q熱=CVT=CVStT=2825.8W =余熱發(fā)電系統(tǒng)的設計余熱發(fā)電系統(tǒng)的設計相比以往一般的研究基礎上，微卷式，熱電堆，薄膜熱電發(fā)電器相比以往一般的研究基礎上，微卷式，熱電堆，薄膜熱電發(fā)電器是電熱發(fā)電器的重要構成，下面是對三種結構的講解和分析，再是電熱發(fā)電器的重要構成，下面是對三種結構的講解和分析，再使用功能和優(yōu)、劣相比從而選出所需求的發(fā)生器類型來進行研討使用功能和優(yōu)、劣相比從而選出所需求的發(fā)生器類型來進行研討分析和剖析。分析和剖析。1 1微型線圈式電加熱器微型線圈式電加熱器優(yōu)點：熱電轉換器的熱損失較小，熱能利用率較高。缺點：加工過程復雜，艱難。2 2微型微型熱電發(fā)熱電發(fā)生器生器優(yōu)點:微處理技術相對成熟，其尺寸相對較小。缺點:一般功率較低。3.3.熱電堆式熱電發(fā)電器熱電堆式熱電發(fā)電器選擇理由選擇理由:PN:PN節(jié)節(jié)和溫度和溫度場場的的熱電熱電堆并堆并聯(lián)聯(lián)，每，每對對PNPN結結溫差相同，所溫差相同，所以每以每對對PNPN結結串串聯(lián)聯(lián)，發(fā)電發(fā)電功率功率較較大，最大，最終終采用采用熱電熱電堆堆熱電熱電.余熱發(fā)電器模塊的設計余熱發(fā)電器模塊的設計熱電堆型微電熱發(fā)電機主要包括上，下熱罩，分流芯片，焊料層，PN結懸臂和輸出線等部件。微電子發(fā)電機的輸出功率和效率會被接觸電阻影響，湯姆遜效應和溫度波動的影響以及熱覆蓋片，導流板和焊料層對熱導率的影響。熱電發(fā)電器模塊的設計有水流道、氣流道和熱電發(fā)電偶臂的構造設計。設計這個模塊的形態(tài)要注意熱量的最大利用。下面我以簡圖的形式來介紹一下方形熱電發(fā)電器電偶臂的具體組成：通氣管道的結構設計通氣管道位于發(fā)電模塊中心，選取銅為導熱介質，在管道增加了一井字形的材料為銅的導熱肋板，增加整個管道的導熱率，優(yōu)化整體的熱利用率。連接通氣管道位于通氣管道外部，組成為鋁合金（4.5Cu，1.5%Mg，0.6%Mn）,其安置方法是為底部四邊用75和95的鉛錫合金焊接在通氣管道的四邊上。通氣管道的這種隆起設計是為了將尾氣分散導入通氣管道，避免尾氣堵塞，也可以將尾氣中的余熱更好的被銅片吸收傳遞給導熱層，提高熱利用率。通水管道的結構設計通水管道的結構設計位于通氣管道外面的是兩對尺寸不同但外形一樣的通水管道，其位于通氣管道外面的是兩對尺寸不同但外形一樣的通水管道，其材料為鋁合金（材料為鋁合金（4.54.5CuCu，1.5%Mg1.5%Mg，0.6%Mn0.6%Mn），該管道的元件有：），該管道的元件有：2 2個管道接頭、三塊鋁合金板（兩塊小的規(guī)格為：個管道接頭、三塊鋁合金板（兩塊小的規(guī)格為：182.8*20*2,182.8*20*2,還還有一塊大的規(guī)格為：有一塊大的規(guī)格為：405.6*104*2405.6*104*2）。）。管道的制造步驟為：管接頭用管道的制造步驟為：管接頭用7575和和9595的鉛錫合金焊接在打好的鉛錫合金焊接在打好孔的小鋁合金板上，焊接時防止產生空隙，避免漏水的的情況，孔的小鋁合金板上，焊接時防止產生空隙，避免漏水的的情況，再將那塊大的鋁合金依照圖紙折好，用再將那塊大的鋁合金依照圖紙折好，用7575和和9595的鉛錫合金焊的鉛錫合金焊接好，下一步整體焊接，再觀察看出現(xiàn)有無漏水現(xiàn)象，及時修補。接好，下一步整體焊接，再觀察看出現(xiàn)有無漏水現(xiàn)象，及時修補。通水管道（2）與上方做法相同，只是規(guī)格不一樣的，總的一點要求就是：焊接完畢后水檢，檢查何處漏水，及時進行修補，防止后期漏水。余熱發(fā)電器的設計發(fā)電機組主要有熱蓋基板，導流板和電臂三部分。當電臂端部之間的溫差，P，N結兩種不同的熱電材料會產生Seebeck（Seebeck）效應，所以電路中有電流。PN電動臂式熱電發(fā)電機在通風管與水管之間，PN熱電偶熱電發(fā)電機有電絕緣熱套，引流銅和PN電臂，熱蓋95的氧化鋁陶瓷，導電層材料為銅板，焊料層為75和95的錫和導電銀塑料和高溫銀漿。電臂材料為Bi2Se3，熱電發(fā)電機電臂橫截面尺寸為3mm3mm，高16.4mm，電臂對對199對。從以往的理論分析可以看出，熱電材料的選擇賽貝克越高，質量越好。導流層 余熱發(fā)電器模塊的固定框架設計余熱發(fā)電器模塊的固定框架設計 考慮到固定框架的最大承受力，同時要讓內部的原件牢牢固定在一起，無法移動，所以應考慮到固定框架的最大承受力，同時要讓內部的原件牢牢固定在一起，無法移動，所以應該選擇硬度較高的材料，這里可以使用不銹鋼。用螺母固定好之后，要注意在一側留下適該選擇硬度較高的材料，這里可以使用不銹鋼。用螺母固定好之后，要注意在一側留下適宜的空間，方便最后將整個系統(tǒng)裝置與船體相連。宜的空間，方便最后將整個系統(tǒng)裝置與船體相連。余熱發(fā)電器模塊和固定框架裝配 熱電材料的選用與電偶臂的制作熱電材料的選用與電偶臂的制作 與一般熱電發(fā)電機的熱電材料制造工藝一樣，碲化鉍材料和一些添加劑根據(jù)與一般熱電發(fā)電機的熱電材料制造工藝一樣，碲化鉍材料和一些添加劑根據(jù)規(guī)定比例的配方，高于規(guī)定比例的配方，高于920K920K的溫度熔化，再通過晶棒拉絲，切片，切粒加工，的溫度熔化，再通過晶棒拉絲，切片，切粒加工，從而得到從而得到PN PN 電偶臂，我們需要的熱電偶粒子電偶臂，我們需要的熱電偶粒子 使用特殊定制的模具，如下圖，使用特殊定制的模具，如下圖，P P型電動臂顆粒和型電動臂顆粒和N N型電臂顆粒布置在模具槽的正方形中型電臂顆粒布置在模具槽的正方形中。感謝觀看感謝觀看