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太阳能温差发电的研究

作　者: 颜军
导　师: 曾葆青
学　校: 电子科技大学
专　业: 物理电子学
关键词: 太阳能热电材料温差发电 ANSYS仿真效率
分类号: TM913
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

现代化经济进入迅速发展的时期,人类生产和生活对能源的需求也越来越大,目前世界最主要的能源形式是电能,电能的主要来源是化石燃料能源转化而来,然而,由于化石能源的有限性和化石能源在使用的过程中产生的二氧化碳和硫的氧化物造成的温室效应和酸雨对坏境的破坏。全世界对新的能源的开发和利用越来越重视,特别是清洁、环境友好型能源备受关注。太阳能是太阳以电磁波的形式辐射到地球上的一种能源,太阳能作为一种储量丰富、绿色环保的能源,通过各种转化方式可以将其转换为电能,从而缓解化石能源面临的枯竭的状况,也可以解决温室效应和酸雨腐蚀等全球性难题。温差发电是一种直接将热能转化成电能的技术。通过温差发电技术和太阳热能的完美结合,可以将太阳辐射转化为电能;而随着材料技术的进步,半导体温差材料性能的提高,太阳能温差发电转换效率的提高,太阳能温差发电技术和太阳能温差发电器越来越受到关注。本论文的主要内容如下:1.介绍热电材料的发展、热电材料在温差发电领域的应用与发展现状;和太阳能的介绍及其太阳能温差发电的应用。2.介绍热电的基本理论,分析了提高热电材料电优值的方法和温差发电器的功率输出;及其ANSYS热分析软件的基本原理。3.应用ANSYS仿真软件对太阳能温差发电器模块两端温度最大化模型的优化仿真。4.温差发电器的实验装置组成及其实验研究;通过几组对比实验的来验证仿真优化模型的可行性与高效性。5.最后,对全文的总结分析,并对太阳能温差发电的看法与展望。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-19
  1.1 研究背景及意义  10
  1.2 温差电材料的概述  10-14
    1.2.1 温差电材料的在温差发电领域的发展动态  11-12
    1.2.2 温差电材料在温差发电领域的应用  12-14
  1.3 太阳能（SOLAR ENERGY）的介绍  14-17
    1.3.1 太阳能的应用  14-17
    1.3.2 太阳能温差发电现状  17
  1.4 本论文的工作  17-19
    1.4.1 主要的研究内容及方法  17
    1.4.2 本课题研究的主要成果  17-18
    1.4.3 论文结构安排  18-19
第二章温差发电的基本理论及仿真软件介绍  19-33
  2.1 温差发电的基本理论  19-24
    2.1.1 赛贝克效应(Seebeck effect)  19-21
    2.1.2 帕尔帖效应(Peltier effect)  21-22
    2.1.3 汤姆逊效应(Thomson effect)  22-23
    2.1.4 焦耳效应(Joule effect)  23
    2.1.5 傅立叶效应(Fourier effect)  23-24
  2.2 热电转换的性能参数  24
  2.3 半导体温差发电模块模型  24-28
    2.3.1 温差发电器的输出功率  26-27
    2.3.2 半导体温差发电器的工作效率  27-28
  2.4 ANSYS 简介  28-33
    2.4.1 热分析概述  28-31
    2.4.2 ANSYS 热分析基本原理  31-32
    2.4.3 ANSYS 耦合场分析  32-33
第三章太阳能温差发电器的优化设计  33-45
  3.1 优化设计概述及其步骤  33-35
    3.1.1 优化设计原理  33
    3.1.2 ANSYS 优化设计优化变量  33-34
    3.1.3 ANSYS 优化设计优化步骤  34-35
  3.2 发电器的优化设计  35-44
    3.2.1 圆形吸热板的进一步ANSYS 优化  36-38
    3.2.2 发电器的散热系统的优化设计  38-42
    3.2.3 双层模块排列方式的仿真  42-44
  3.3 小结  44-45
第四章热电材料在太阳能温差发电中的应用与实验  45-57
  4.1 实验装置的组成  45-50
    4.1.1 太阳聚光集热装置  46-47
    4.1.2 太阳能半导体温差发电器  47-50
  4.2 对比实验的研究  50-57
    4.2.1 光热转换效率的对比实验  50-51
    4.2.2 水箱底板有无散热翅片的实验对比  51-52
    4.2.3 发电模块不同排列方式的实验对比  52-53
    4.2.4 热管散热代替循环水散热的实验对比  53-54
    4.2.5 单双层模块排列方式实验对比  54-57
第五章结论  57-62
  5.1 课题的仿真及其实验总结  57-58
  5.2 发电器的实际输出及其演示实验分析  58-60
    5.2.1 发电器的实际输出功率  58-59
    5.2.2 发电器输出的演示实验  59-60
  5.3 太阳能温差发电及其温差发电的展望  60-62
致谢  62-63
参考文献  63-66
攻硕期间取得的研究成果  66-67

太阳能温差发电的研究

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