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《中国科学技术大学》 2006年
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LNG冷能利用与低温半导体温差发电研究

贾磊  
【摘要】:液化天然气(LNG)在使用前,必须经过汽化后以气体状态通过管道输送到各个用户,汽化过程中会释放数量众多、品质很高的冷能,将这部分冷能有效利用会带来巨大的经济和社会效益。如何有效提高LNG冷能利用效率一直是人们关注的课题。本文重点介绍了一种通过半导体温差发电方法利用LNG冷能并联合电解水制氢的新设想,对该方案进行了深入的理论和实验研究。此外,还研究了几种利用LNG冷能的新方法,包括改进的联合法发电、温差发电联合动力循环回收LNG冷能、利用LNG冷能液化空气以及太阳电池发电与LNG冷能联合等。 利用LNG冷能的一种主要方法是发电,以前的方法主要是利用LNG的低温冷能使低沸点工质液化,液体工质经泵加压后,再利用海水或空气加热气化,进入气轮机中膨胀做功带动发电机发电,这类方法需要透平、蒸发器等装置,结构复杂、维护不方便。本文首次提出的半导体温差发电利用LNG冷能方案以半导体材料的热电性质为基础,通过将发电元件进行适当组合并配合附属设备形成了一套完整的半导体温差发电装置,该装置具有结构简单、运行平稳、扩充方便等方面的特点。在此基础上完成了温差发电联合电解水的实验研究,开辟了一种利用LNG冷能的新途径。 半导体温差发电元件是本方案中的重要影响因素,因此本文首先对半导体温差发电过程进行了热力学分析,在建立基本模型的基础上推导了温差发电元件内部温度分布函数和冷热端热流的表达式,进而得到输出功率和效率的公式。分析过程中利用了优值系数评价半导体热电材料和元件性能,讨论了热传导、Thomson效应和负载电阻对于输出功率和效率的影响,发现在低温及大温差工况下,Thomson效应的影响显著,不可忽略,这一点在一般教科书中并未提及。 热电元件的性能主要取决于材料,半导体热电材料多种多样,且都有各自的最佳工作温度区间。Bi_2Te_3固溶体合金是目前公认的在室温附近范围内性能较好的热电材料,而较低温度时发电性能良好的半导体材料及元件还研究不多,因此本文对一种Bi_(0.52)Sb_(1.48)Te_3和Bi_2Te__(2.79)Se_(0.21)/TeI_4固溶体合金进行了低温特性测试,
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TM913

【引证文献】
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3 王雪萍;液化天然气(LNG)在港口流动机械上的应用研究[D];武汉理工大学;2012年
4 王能欢;与发动机性能相匹配的温差发电系统[D];华南理工大学;2012年
5 杨素文;中低温温差发电器系统性能研究[D];重庆大学;2012年
6 陈水金;变物性半导体温差发电器特性研究[D];华南理工大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前9条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
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1 钟爽;闭式海洋温差发电系统性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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【二级引证文献】
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2 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
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5 陈水金;变物性半导体温差发电器特性研究[D];华南理工大学;2012年
【二级参考文献】
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【相似文献】
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6 林志勇;刘宏波;张扬;彭晓峰;刘燕;;短管汽水换热器过冷问题探讨[A];第七届全国工业炉学术年会论文集[C];2006年
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10 朱冬生;蒋翔;陆应生;;螺旋折流板低翅片管油换热器应用研究[A];2004年全国化工、石化装备国产化暨设备管理技术交流会会议论文集[C];2004年
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1 记者 钱敏;首个LNG冷能低温胶粉项目启动[N];中国化工报;2011年
2 记者 庞利萍;开发LNG冷能空分设备大有可为[N];中国化工报;2011年
3 记者王卫 通讯员陈仲;大连LNG打造“四位一体”安全防线[N];中国石油报;2010年
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5 记者 周勇刚;珠海启动LNG建设[N];中华工商时报;2010年
6 记者 刘颖;沪东中华接下LNG船“国际订单”[N];解放日报;2011年
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8 记者 林馥盛;南澳LNG接收站明年开工[N];汕头日报;2011年
9 本报记者 韩晓杰;LNG接收站建设将提速[N];中国石化报;2011年
10 中国船舶工业市场研究中心 孙崇波;LNG船市场转热飙“高温”[N];中国船舶报;2011年
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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 王冰;我国天然气产业发展战略储备体系构建与LNG中继站建设[D];中国地质大学(北京);2012年
3 周淑霞;沼气液化制取生物质LNG关键技术研究[D];山东大学;2012年
4 檀学燕;中国进口液化天然气可持续发展战略[D];中国地质大学(北京);2012年
5 尹涌澜;沉降膜换热器基础研究及其复合源热泵系统应用分析[D];吉林大学;2012年
6 甘辉兵;LNG船推进系统建模与仿真研究[D];大连海事大学;2012年
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8 顾妍;海上浮动平台低温液体动态储运的数值模拟与实验研究[D];上海交通大学;2012年
9 马永其;换热器固定管板有限元应力分析的进一步研究[D];北京化工大学;2000年
10 边海军;液化天然气冷能利用技术研究及其过程分析[D];华南理工大学;2011年
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1 任晓红;U型垂直地下埋管换热器地源热泵全年实验研究与传热模型[D];重庆大学;2004年
2 孙亚琴;用虚拟温度法进行具有多流股换热器的换热网络综合[D];大连理工大学;2003年
3 孙宙;化工过程设备制造业电子协作商务的研究[D];南京工业大学;2003年
4 张明艳;换热器性能测试系统的设计与开发[D];兰州理工大学;2006年
5 贺红明;利用LNG物理(火用)的朗肯循环研究[D];上海交通大学;2007年
6 彭怀俊;密集烤房换热器不同材质对比试验研究[D];湖南农业大学;2006年
7 周游;南方地区浅层地源热泵利用研究[D];湖南大学;2009年
8 孙桥;基于VLISP和VBA的管壳式换热器自动布管系统[D];四川大学;2002年
9 李阳春;地源热泵系统地下埋管换热器理论分析及工程应用研究[D];浙江大学;2003年
10 吕洪;对流换热下的管壳式换热器的三维有限元分析[D];北京化工大学;2004年
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