LNG冷能利用与低温半导体温差发电研究
【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,
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1 |
武玉,高秉钧;模拟超临界氦迫流冷却系统[J];低温工程;2000年01期 |
2 |
王宝群,金红光;冷能利用与CO_2分离一体化研究进展[J];化工进展;2003年11期 |
3 |
李新成,陈成学,卓郑炜;LNG接收站与发电厂一体化建设初探[J];福建能源开发与节约;2003年03期 |
4 |
王强,厉彦忠,张朝昌;液化天然气(LNG)冷能回收及其利用[J];低温工程;2002年04期 |
5 |
陈长青;低温换热器的特点及研究方向[J];深冷技术;1991年04期 |
6 |
王强,厉彦忠,陈曦;一种基于低品位热源的LNG冷能回收低温动力系统[J];热能动力工程;2003年03期 |
7 |
王强,历彦忠,陈曦,吕希钢;液化天然气冷能分析及其回收利用[J];流体机械;2003年01期 |
8 |
盛青青;章学来;叶金;杨培莹;吕磊磊;;利用LNG冷能的冷冻冷藏库设计[J];能源技术;2007年06期 |
9 |
胡冰;浅谈LNG的冷能发电[J];上海煤气;2005年05期 |
10 |
陶建生;;冷库利用LNG冷能的工艺设计[J];广东化工;2011年06期 |
11 |
张海成;回收LNG冷能用于发电燃气轮机进气冷却的可行性[J];中国电力;2002年03期 |
12 |
舒水明,凌贺飞,桑兰芬;液氮发动机主换热器的防霜技术研究[J];流体机械;2003年05期 |
13 |
何丕志;使用R13/R22复叠式制冷系统的试验室设计[J];暖通空调;2001年05期 |
14 |
舒水明,桑兰芬;低温多股流板翅换热器CAD中的数值算法[J];华中科技大学学报(自然科学版);2003年01期 |
15 |
薛进;张明智;张晓美;张汀;;LNG冷能在燃气轮机进气冷却系统中的应用[J];应用能源技术;2010年10期 |
16 |
李式模,任颖杰;大型氦液化/制冷技术[J];低温与特气;1998年04期 |
17 |
吴集迎;马益民;赵小明;;LNG接气站冷能冷库系统工艺流程比较及分析[J];化工学报;2010年S2期 |
18 |
王强,历彦忠,张朝昌;LNG汽车冷能回收在低温冷藏车中的应用[J];制冷与空调;2002年06期 |
19 |
王泓;;快速相变——在LNG储运中应注意的问题[J];上海煤气;2006年04期 |
20 |
高莹;张蕾;刘大文;刘鹏;;LNG客车燃油舱的仿真优化设计[J];汽车技术;2011年06期 |
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