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《同济大学》 2007年
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低温差下半导体温差发电模块性能分析与实验研究

李伟江  
【摘要】:半导体温差发电器是基于塞贝克效应的一种可以将热能直接转换成电能的装置。半导体温差发电器作为一种特殊的能量转化方式,有其独特的优点,特别适合用于对低温差能量的回收利用。 本文对半导体温差发电器的工作过程进行了火用分析,提出了用火用效率作为低温差下半导体温差发器工作性能的评价参数。并对半导体温差发电模块的工作性能进行了分析,主要考虑了电偶臂的几何尺寸、接触效应和汤姆逊效应对其工作性能的影响。由于接触效应的影响,温差发电器的工作效率将随温差电偶臂长度的减小而降低,而且接触效应影响越显著,工作效率降低的就越迅速。汤姆逊效应对输出功率有所影响,但并不影响取得最大输出功率时,负载电阻的匹配条件,降低冷端温度有利于减小汤姆逊效应对最大输出功率的影响。在单级温差发电模块的基础上,在内外均不可逆的情况下,建立了二级温差发电模块的工作模型,得到了其性能参数的表达式,主要分析了二级温差发电模块两级电偶臂对数的比例关系,指出了和二级半导体制冷过程的不同之处。从熵产的角度,以熵产最小化方法,分析了三种工作模型的温差发电器的熵产。在理论分析的基础上,进行了实验研究。搭建了半导体温差发电的小型试验台,实验中对温差发电模块分别采用了串联和并联的连接方式,分析了半导体温差发电模块性能参数的测试方法。实验得到了不同工况下输出功率,工作效率,火用效率随负载电阻的变化曲线,以及在负载电阻一定的情况下,工作效率、火用效率随温差的变化曲线。 最后,关于进一步工作的方向进行了简要的讨论。
【学位授予单位】:同济大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TM913

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 王方;邱道尹;岳艳杰;朱云;;基于红外技术的变电站温差无线温度监控[J];电力自动化设备;2011年08期
2 王方;岳艳杰;邱道尹;朱云;;基于红外技术的变电站温度监控[J];电网与清洁能源;2011年05期
3 吴郅俊;廖承菌;廖华;邓书康;张跃;;温差对热电器件输出特性的影响[J];云南师范大学学报(自然科学版);2012年05期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 杨天麒;太阳能热电—光电复合发电系统的热力学分析与结构优化[D];武汉理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郭珣;汽车排气废热温差发电系统与发动机消声器一体化设计研究[D];武汉理工大学;2011年
2 凌凯;基于汽车尾气废热温差发电的42V动力系统建模与仿真[D];武汉理工大学;2011年
3 郑鼎;轻型客车内置式温差发电器热电特性的研究[D];华南理工大学;2011年
4 黄银盛;太阳能温差发电及传热特性研究[D];华南理工大学;2011年
5 吴红霞;平板型CPC太阳能温差发电装置的实验研究[D];华南理工大学;2011年
6 赵建云;热水器烟气余热温差发电与系统优化[D];华南理工大学;2010年
7 张腾;车用内置式高强度温差发电系统研究[D];华南理工大学;2010年
8 李影;基于汽车尾气余热回收的温差发电研究[D];电子科技大学;2010年
9 许玉曼;汽车尾气废热温差发电系统与三元催化器兼容性研究[D];武汉理工大学;2012年
10 杨晓娟;超高分子量聚乙烯电池膜成型研究[D];北京化工大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张华俊,董晓俊,陶文铨,冯倩莹,邹挺;风冷热电空调器的研制[J];半导体学报;2001年02期
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5 袁义生;熊晶;;热电发电装置的动态模型及分析[J];电工电能新技术;2012年02期
6 孙冲;陈劲操;;小型燃烧发电设备的步进电机控制系统实现[J];电机技术;2007年06期
7 王亭岭;熊军华;陈建明;;基于ZigBee的无线传感器供电电源优化设计[J];低压电器;2010年11期
8 赵建云;朱冬生;周泽广;王长宏;陈宏;;温差发电技术的研究进展及现状[J];电源技术;2010年03期
9 黄学章;徐冰;张韬;包涵;郭智群;;基于半导体温差发电的数码设备充电装置[J];电源技术;2010年08期
10 张韬;周孑民;黄学章;梁高卫;徐冰;;半导体温差发电器匹配负载的热电耦合分析[J];电源技术;2010年10期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 吴红霞;赵建云;漆小玲;区煜广;刘力千;朱冬生;;温差发电在燃气热水器上的应用研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第6分册)[C];2010年
2 陈雪;张梦炎;钱子勍;;深空探测同位素电源技术研究[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第九届学术年会论文集(中册)[C];2012年
3 陈威威;张睿;王建中;;基于温差发电的锂电池充电装置的设计与实现[A];浙江省电子学会2013学术年会论文集[C];2013年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 许洁;过渡金属氧化物型热电材料的制备与性能研究[D];长春理工大学;2010年
2 冯黎明;基于朗肯循环的发动机废热回收理论与试验研究[D];天津大学;2010年
3 靳鹏;汽车尾气热电发电技术研究及应用仿真[D];吉林大学;2011年
4 杨天麒;太阳能热电—光电复合发电系统的热力学分析与结构优化[D];武汉理工大学;2011年
5 贾磊;LNG冷能利用与低温半导体温差发电研究[D];中国科学技术大学;2006年
6 宋瑞银;冷热源微小型热电电源的研究[D];浙江大学;2006年
7 穆武第;碲化铋基热电薄膜制备及其热电性能研究[D];国防科学技术大学;2009年
8 王刚;太阳能利用中的热物理基础理论及实验研究[D];中国科学技术大学;2012年
9 袁晓红;汽车发动机尾气余热温差发电装置热电转换技术研究[D];武汉理工大学;2012年
10 柳长昕;半导体温差发电系统实验研究及其应用[D];大连理工大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李明亮;碳化硅基热电材料的制备及性能研究[D];郑州大学;2010年
2 刘丹;Zn-Sb纳米膜热电材料的脉冲电化学法制备及性能研究[D];长沙理工大学;2009年
3 疏敏;低温纳米热电材料的制备和性能研究[D];华东理工大学;2011年
4 颜军;太阳能温差发电的研究[D];电子科技大学;2011年
5 官雪花;太阳能—氢能集成系统的热力学分析[D];武汉理工大学;2011年
6 郭珣;汽车排气废热温差发电系统与发动机消声器一体化设计研究[D];武汉理工大学;2011年
7 代宏伟;应用多元车载电源的轻度混合动力系统分析[D];武汉理工大学;2011年
8 凌凯;基于汽车尾气废热温差发电的42V动力系统建模与仿真[D];武汉理工大学;2011年
9 蔡兰兰;宽温域热电器件的设计与优化[D];武汉理工大学;2011年
10 周龙;In和Ce双掺n型Skutterudite化合物的合成及其热电性能研究[D];武汉理工大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄凤鸣,李加;聚乙烯熔体流动速率的测定及有关参数的研究[J];工程塑料应用;1993年01期
2 罗玉梅;周勇;梁兵;;超高分子量聚乙烯的改性研究[J];工程塑料应用;2010年06期
3 赵玉文;;我国太阳能光伏发电产业趋势探讨[J];中国建设动态.阳光能源;2004年02期
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5 崔容强;喜文华;魏一康;张兰英;;太阳能光伏发电[J];中国建设动态.阳光能源;2004年02期
6 吴丽清,陈金灿,严子浚;汤姆孙效应对半导体制冷器性能的影响[J];半导体学报;1997年06期
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8 李茂德;屈健;李玉东;李伟江;;接触效应对小型半导体温差发电器性能的影响[J];半导体学报;2005年12期
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中国重要报纸全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 贾磊;LNG冷能利用与低温半导体温差发电研究[D];中国科学技术大学;2006年
2 宋瑞银;冷热源微小型热电电源的研究[D];浙江大学;2006年
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6 王高军;新型二次化学电源的探索[D];复旦大学;2008年
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9 谢春刚;面向质子交换膜燃料电池能量系统的优化设计与性能分析[D];天津大学;2009年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 官雪花;太阳能—氢能集成系统的热力学分析[D];武汉理工大学;2011年
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5 张晓丹;圆筒式汽车尾气温差发电系统研究[D];华南理工大学;2011年
6 黄银盛;太阳能温差发电及传热特性研究[D];华南理工大学;2011年
7 甘立慧;UHMWPE/CSW复合材料摩擦学性能研究[D];河南科技大学;2010年
8 韩天鹤;小型热电制冷器及温差发电初步研究[D];湖南大学;2009年
9 崔宇;基于SimpliciTI技术的脉搏体温采集终端设计[D];哈尔滨理工大学;2011年
10 曾宪阳;大面积模块式太阳能集热器的研究[D];河南农业大学;2002年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邝家凯;;基于余热与太阳能发电对汽车电源的优化设计[J];广西工学院学报;2012年02期
2 周瑞双;王春新;王焕娟;李朝峰;;基于传感技术与Zigbee的变电站设备温度在线监测系统[J];电力科学与工程;2012年07期
3 孟晓;胡炎;邰能灵;朱文;;变电站无线测温告警算法[J];电力系统自动化;2013年05期
4 周凯;熊庆;陶霰韬;李旭涛;赵威;;工频叠加谐波电压下中压电缆终端内绝缘过热点分析[J];电力自动化设备;2013年03期
5 黄炜宏;谢章洪;陈祥伟;江修波;;基于Zigbee技术的成套式开关设备温度监测系统的设计与应用[J];高压电器;2013年06期
6 周瑞双;刘雨娜;乔立贤;;基于物联网技术的智能变电站温度数据分析方法研究[J];黑龙江科技信息;2012年10期
7 刘琦;程春;吴健;胡炎;邰能灵;袁成;;智能变电站温度监测主站系统的设计与实现[J];电力系统保护与控制;2013年04期
8 高强;江一;李豹;;±800kV换流站红外热像监测系统研究与实现[J];激光与红外;2013年03期
9 李豹;江一;;红外诊断技术在高压换流站应用探讨[J];南方电网技术;2013年05期
10 朱文;袁成;张甦;孟晓;胡炎;邰能灵;;变电站无线温度监测系统设计与实现[J];水电能源科学;2013年02期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 Qiushi Wang;Zhijun Shang;Shijie Cui;Hongyu Zhang;Peng Zeng;;Research and Application of Wireless Temperature Monitoring for Transformer Substation[A];第25届中国控制与决策会议论文集[C];2013年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 袁晓红;汽车发动机尾气余热温差发电装置热电转换技术研究[D];武汉理工大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 凌凯;基于汽车尾气废热温差发电的42V动力系统建模与仿真[D];武汉理工大学;2011年
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5 叶剑锋;半导体温差发电系统研究及电热式试验台设计[D];北京交通大学;2012年
6 许玉曼;汽车尾气废热温差发电系统与三元催化器兼容性研究[D];武汉理工大学;2012年
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9 鄢小平;多场耦合条件下汽车尾气温差发电系统研究[D];武汉理工大学;2012年
10 陈昌生;汽车发动机废气余热发电系统仿真与研究[D];武汉理工大学;2012年
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中国期刊全文数据库 前10条
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9 张华俊,陈浩,王俊,蒲亮,李洪峻,陈林,刘勇,卢洁;半导体热电堆发电的发展及展望[J];能源技术;2002年01期
10 王智伟 ,顾瑞英 ,刘咸定 ,柯宇 ,李俊 ,胡云俊;高原燃油暖风机性能测试与分析[J];暖通空调;2003年06期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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4 允连;利用雪进行温差发电[J];能源研究与信息;1992年01期
5 胡连荣;;趣话温差发电[J];知识就是力量;2010年06期
6 任广森;朱亚东;邱晓天;曾旸;;利用太阳能的半导体温差发电系统[J];科技创新导报;2010年33期
7 张鹏;曾狄根;黄学章;;半导体温差发电在工业余热利用中的可行性分析[J];广西轻工业;2009年12期
8 董桂田;汽车发动机排气废热的温差发电[J];北京节能;1997年04期
9 程志翔;;新型半导体温差发电系统的研究[J];科技咨询导报;2007年26期
10 黄学章;徐冰;张韬;包涵;郭智群;;基于半导体温差发电的数码设备充电装置[J];电源技术;2010年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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10 通讯员 侯杰 赵海彬;江南大学:把实验室搬出校园[N];光明日报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 柳长昕;半导体温差发电系统实验研究及其应用[D];大连理工大学;2013年
2 张祺;基于材料耦合效应的环境能量回收及其在建筑中的应用[D];中国科学技术大学;2013年
3 贾磊;LNG冷能利用与低温半导体温差发电研究[D];中国科学技术大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵建云;热水器烟气余热温差发电与系统优化[D];华南理工大学;2010年
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3 白忠恺;中高温余热回收半导体温差发电热系统设计研究[D];南京航空航天大学;2009年
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5 陈后涛;汽车尾气温差发电装置热应力分析及优化[D];武汉理工大学;2012年
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