您所在位置： &
&nbsp&&nbsp&nbsp&&nbsp
温度的检测与控制().ppt 480页
本文档一共被下载：
次 ,您可全文免费在线阅读后下载本文档。
下载提示
1.本站不保证该用户上传的文档完整性，不预览、不比对内容而直接下载产生的反悔问题本站不予受理。
2.该文档所得收入(下载+内容+预览三)归上传者、原创者。
3.登录后可充值，立即自动返金币，充值渠道很便利
需要金币：150 &&
温度的检测与控制()
你可能关注的文档：
··········
··········
振动子既然有动触点，接触电阻就难免产生变化，加上触点容易磨损可能出现故障。但它的输入阻抗高，抗干扰性能较好，因此得到广泛应用。输入变压器除配合振动子起变流作用外，它还隔离检测桥路与电子放大器。加上采用高导磁的玻镁合金，在口字形窗口内采用双线并绕法对称各绕一半一次、二次绕组，对外界磁干扰基本上相互抵消；在两绕组之间又采取双层屏蔽，因而大大提高了仪表的抗干扰能力。场效应管变流器采用场效应管构成的无触点变流器如图3-11。变流效率高达80％以上，寿命长，工作可靠，应用日广，它是四个结型场效应管组成的无触点开关。借双稳触发器图中下半部分输出的脉冲方波交替地使场效应管V1与V4导通V3点V2截止，或V2与V3导通V1与V4截止。GSDUGSSDG源极漏极栅极2．电压放大器其作用是将微弱的电势信号，经电压放大级到可以推动功率放大级，从而驱动可逆电机转动。电压放大级由四级晶体管共射极直接藕合放大器组成，如图3－12，在第二、三级放大器的发射极串有二极管，目的在于利用二极管直流电阻大而交流电阻小的特点，不仅满足了直接藕合放大器工作点的要求而且保证放大系数稳定。R10由第三级将输出信号经R10引到放大器输入级，造成大环流深度负反馈，大大提高了放大器的稳定性。为了稳定放大器的工作点，在第一级输入端接有热敏电阻Rt，利用它的负温度系数特性，大大改善环境温度对放大器的影响。图中V8、R5及电容C3构成电压放大器的电源晶体管滤波器。在一般阻容滤波器中，RC乘积越大，滤波效果越佳，但势必选用大容量电容器；它的体积大，漏电也大，效果反而不好，如选用大电阻，则电压降太大也不适用；将V3作射极输出器，因为射基极电压Ube很小，它的输出电压U0基本上等于C6的端电压。相敏功率放大器的作用是把电压放大级送来的交流电压信号转换为足以推动可逆电动机所需的功率。它的特点是对输入交流信号的相位具有敏感作用。也就是说，若输入信号为某种相位时正相，功率放大器的输出信号将推动可逆电动机按顺时针方向转动正转，若输入信号相位改变180。时反相，其输出将使电机按逆时针方向旋转反转。3．相敏功率放大器相敏功率放大级是由V21及V22及输出变压器T2组成，如图3-13a，变压器T2的二次绕组是对称的，功率放大器的输出接在可逆电机SM的对称控制组N2与N3上，加于集电极上的电压是反相对称的，它的工作过程有三种状态。T2①当待测电动势未变，即Ex＝Es，相当于输入电压u＝0，这时检测桥路平衡，故V21及V22均截止，流过变压器T2二次绕组的工作电流ic1与ic2相等，方向相反，可逆电机不会转动，表示检测桥路处于平衡状态。②当被测电动势Ex升高，即Ex＞Es，相当于u＞0，假定u的方向与u21一致，则V21导通，V22仍截止，因此icl＞＞ic2，电流流过可逆电机控制绕组N2，电机向一个方向转动，带动滑线电阻的触点，直到检测桥路中Ex＝Es为止。滑线移过的位置就代表待测电动势Ex。③当被测电动势降低，即Ex＜Es，相当于u＜0，则它与u22方向一致，晶体管V22导通，V2l截止，ic2＞＞ic1，电流流过控制绕组N3，方向相反，电机反向转动，直到Es＝Ex为止，同样，滑线移过的位置代表待测的电动势Ex。上述过程的波形如图3-13b，其中输入滤波电容C2，滤去高次谐波，并补偿变压器电感造成的相位移。还有一种不用变压器T2藕合的功率放大器，它是用射极输出倒相器代替变压器，其工作过程同样有三种状态，与上述原理基本相同。三电子电位差计的使用与调整电子电位差计有两种标尺，一种是以毫伏刻度，一种是以温度刻度，前者是通用的，后者是专用的，因为采用热电偶类别或测量范围不同，它的标尺刻度是不能混用的。温度刻度标尺的电位差计必须采用标尺上注明的热电偶，否则应更改与该热电偶相应的标尺，并将标尺刻度重新标定后才能应用。如将温度刻度的电位差计改作直流电势测量，应将R2换成锰铜电阻，并重新标定标尺后方可使用。即使是新出厂的电子电位差计，配合的传感器或转换器也符合要求，仍应进行调校后才能使用。原因是经过长途运输，或存放时间长或使用太久，也可能出现差错。电子电位差计的调校可用直流手动低阻电位差计作信号源，直接送入电子电位差计输入端进行，通常应进行以下调整。1．不灵敏区仪表的灵敏度应满足不灵敏区小于仪表量程的0.25％的要求。这在仪表出厂时已经调整好，一般无须进行调整。就是说当输入满量程电动势值的0.25％时，仪表指针能立即反映出来，移到相应的信号标尺处，否则应进行调理。先利用调整放大倍数的旋扭图3-12中的Rw，增减放大系数，到仪表指针能迅速反映并快速移到信号标尺处，摆一两下就稳定下来。不灵敏区应该在标尺最大电动势值的10％，50％及70％三点附近进行测试，方法是在每一点从小到大输入相应百分数的电动势信号E实，当指针刚开始上
正在加载中，请稍后...君，已阅读到文档的结尾了呢~~
矩形断面钢铁工件加热过程的在线仿真监控系统设计及实验研究,矩形断面的平底渠道,矩形断面 爆破,矩形断面炮眼布置图,矩形断面水力半径,矩形柱断面周长,矩形断面,有一矩形断面小排水沟,矩形渠道断面设计,大断面矩形顶管的计算
扫扫二维码，随身浏览文档
手机或平板扫扫即可继续访问
矩形断面钢铁工件加热过程的在线仿真监控系统设计及实验研究
举报该文档为侵权文档。
举报该文档含有违规或不良信息。
反馈该文档无法正常浏览。
举报该文档为重复文档。
推荐理由：
将文档分享至：
分享完整地址
文档地址：
粘贴到BBS或博客
flash地址：
支持嵌入FLASH地址的网站使用
html代码：
&embed src='/DocinViewer--144.swf' width='100%' height='600' type=application/x-shockwave-flash ALLOWFULLSCREEN='true' ALLOWSCRIPTACCESS='always'&&/embed&
450px*300px480px*400px650px*490px
支持嵌入HTML代码的网站使用
您的内容已经提交成功
您所提交的内容需要审核后才能发布，请您等待！
3秒自动关闭窗口君，已阅读到文档的结尾了呢~~
微小通道内液氮射流冲击传热和流动的实验的研究微小通道内液
扫扫二维码，随身浏览文档
手机或平板扫扫即可继续访问
微小通道内液氮射流冲击传热和流动的实验的研究
举报该文档为侵权文档。
举报该文档含有违规或不良信息。
反馈该文档无法正常浏览。
举报该文档为重复文档。
推荐理由：
将文档分享至：
分享完整地址
文档地址：
粘贴到BBS或博客
flash地址：
支持嵌入FLASH地址的网站使用
html代码：
&embed src='/DocinViewer-4.swf' width='100%' height='600' type=application/x-shockwave-flash ALLOWFULLSCREEN='true' ALLOWSCRIPTACCESS='always'&&/embed&
450px*300px480px*400px650px*490px
支持嵌入HTML代码的网站使用
您的内容已经提交成功
您所提交的内容需要审核后才能发布，请您等待！
3秒自动关闭窗口 上传我的文档
 下载
 收藏
该文档贡献者很忙，什么也没留下。
 下载此文档
正在努力加载中...
（论文）低温阀门试验装置及其试验过程的低温传热学分析
下载积分：3000
内容提示：（论文）低温阀门试验装置及其试验过程的低温传热学分析
文档格式：PDF|
浏览次数：7|
上传日期： 14:37:18|
文档星级：
全文阅读已结束，如果下载本文需要使用
 3000 积分
下载此文档
该用户还上传了这些文档
（论文）低温阀门试验装置及其试验过程的低温传热学分析
官方公共微信温差发电实验报告-海达范文网
温差发电实验报告
相关热词搜索：
篇一：关于温差发电演示实验的感想 关于温差发电演示实验的感想 关于上周的大物实验课，课上指导老师给我们做了很多有趣的演示实验，其中不乏既实用又新颖的一些物理相关设备的演示。各式各样引人注目的物理实验中令人印象最深的是对温差发电的演示。简单的实验设备很好的诠释了温差发电的原理，风扇的转动和灯泡的亮光散发着电的光芒。 从实验室归来后，我主动翻阅有关温差发电的资料，试着想更深层次的了解一下温差发电技术的内容。从查询的资料看来，温差热发电技术是一种利用高、低温热源之间的温差，采用低沸点工作流体作为循环工质，在朗肯循环基础上，用高温热源加热并蒸发循环工质产生的蒸汽推动透平发电的技术，其主要组件包括蒸发器、冷凝器、涡轮机以及工作流体泵． 通过高温热源加热蒸发器内的工作流体并使其蒸发，蒸发后的工作流体在涡轮机内绝热膨胀，推动涡轮机的叶片而达到发电的目的，发电后的工作流体被导入冷凝器，并将其热量传给低温热源，因而冷却并再恢复成液体，然后经循环泵送入蒸发器，形成一个循环。巧妙的原理有效的利用了能源，清洁环保的发电思路很是新颖，却又是最符合自然规律的一种体现。 关于温差发电，在实际生活中却不仅仅是一种空想。我翻阅着历史上各种关于温差发电的事迹，发现早在1881年9月，巴黎生物物理学家德·阿松瓦尔就提出利用海洋温差发电的设想。1926年11月，法国科学院建立了一个实验温差发电站，证实了阿松瓦尔的设想。1930年，阿松瓦尔的学生克洛德在古巴附近的海中建造了一座海水温差发电站。1961年法国在西非海岸建成两座3500千瓦的海水温差发电站。美国和瑞典于1979年在夏威夷群岛上共同建成装机容量为1000千瓦的海水温差发电站，美国还计划在21世纪初建成一座100万千瓦的海水温差发电装置，以及利用墨西哥湾暖流的热能在东部沿海建立500座海洋热能发电站，发电能力达2亿千瓦。很多对温差发电的尝试的成功例子，是对物理来源于生活又贡献于生活的最好诠释。 另一方面，温差发电在生活中主要应用于海水温差发电，从查阅的资料里我发现关于海水温差发电不仅效率高，来源广，还环保，对资源进行了有效的利用。首先，从海水温差发电的来源看，辽阔的海洋是一个巨大的“储热库”，它能大量地吸收辐射的太阳能，所得到的能量达60万亿千瓦左右。海洋中上下层水温度的差异，蕴藏着一定的能量，叫做海水温差能，或称海洋热能。利用海水温差发电，这样是对海洋资源的一个极好利用。不仅是对海洋资源的利用，用海水温差发电，还可以得到副产品——淡水，所以说它还具有海水淡化功能。一座10万千瓦的海水温差发电站，每天可产生378立方米的淡水，可以用来解决工业用水和饮用水的需要。第三点是，由于电站抽取的深层冷海水 中含有丰富的营养盐类，因而发电站周围就会成为浮游生物和鱼类群集的场所，可以增加近海捕鱼量。 由此，在我看来，温差发电在实际中的应用是广泛而且具有很多各方面值得利用的价值的。不仅是对大自然宝贵资源的利用，更是创造了珍贵的新能源，据计算，从南纬20度到北纬20度的区间海洋洋面，只要把其中一半用来发电，海水水温仅平均下降1℃，就能获得600亿千瓦的电能，相当于目前全世界所产生的全部电能。专家们估计，单在美国的东部海岸由墨西哥湾流出的暖流中，就可获得美国在1980年需用电量的75倍。因此，这样看来，温差发电给我们带来的收益是巨大的。 对温差发电在实际生活中的应用，只是我从一个简单的演示实验引发的感想。我所想到的，从温差发电的原理出发，到温差发电的具体概念，及其在生活中的具体应用，及经济价值。其实，我认为除了单纯的利用温差发电做发电厂等等，也可以与其他领域覆盖。比如，在热电厂中，可以利用废热所产生的温差进行发电；或者在有地热的寒冷地区，利用地热以及外界寒冷的环境进行温差发电；另外，有小型连续加热单位，如化工厂、炼钢厂等，可以利用余热进行温差发电。温差发电在生活中可以处处利用，只要应用得当，我认为将会为人类的生存减少很多能源的浪费。这也是说，其实温差发电除了应用于大型的发电站，也可以制作成效的模型，广泛应用于生活中，利用一切不必要浪费的能源。温差发电具有简单的原理，不繁杂的设备，不需要苛刻的外界条件，相信只要在技术上合理规划，是有广阔的前景的。 这只是从物理实验引发的联想及感想，希望在以后的物理学习生活中能够越来越熟悉物理，体会物理的乐趣！篇二：温差发电实验方案 实验方案
一.【实验题目】： 温差发电片的发电效率的研究 二.【实验原理】： 温差发电片是一种基于塞贝克效应，直接将热能转化为电能的热电转换器件。1982年，德国物理学家塞贝克发现了温差电流现象，即两种不同金属构成的回路中，若两种金属结点温度不同，该回路中就会产生一个温差电动势。 温差发电原理图 它由P、N 两种类型不同的半导体温差电材料经电导率较高的导流片串联并将导流片固定于陶瓷片上而成。在器件的两端建立一个温差, 使器件高温端保持Th，低温端保持Tc，根据塞贝克效应，将产生一个电压，若在回路中接入负载电阻 则将有电流流过。 三.【实验目的】： 1. 研究发电片在什么条件下的输出功率最大 2. 测定温差发电片正常工作的温度 3．测定温差发电片在不同温度下能够产生的电压大小和电流大小 4.测定太阳光经过菲尼尔透镜能够产生的温度高低 5.测定PTC恒温发热片工作时产生的温度的高低 6. 研究温差发电片形成温差的方法 四.【实验方案】： （一）方案一：利用菲尼尔透镜聚集太阳光进行温差发电 （二）方案二：利用PTC恒温发热片产生温度进行温差发电 六．【实验步骤】： 1. 发电片的安装 发电片在安装时，首先都要用无水酒精棉，将发电片的两端面擦洗干净，储冷 板和散热板的安装表面应加工，表面平面度不大于0.03mm，并清洗干净，然后 采用粘合的方法来安装发电片。粘合的安装方法是用一种具有导热性能较好的粘 合剂，均匀的涂在发电片、导热板、散热板的安装面上。粘合剂的厚度在0.03mm， 将发电片的冷热面和导热板、散热板的安装面平行的挤压，并且轻轻的来回旋转 确保各接触面的良好接触，通风放置多个小时自然固化。散热片和发电片相接触 的表面必须精细加工，装配时在接触面上必须均匀的涂抹适量的导热硅脂，以尽 量减少热阻。 2.发电片输出功率特性研究 塞贝克效应电势差大小可用表示为 式中，Sh与Sc分别为两种材料的塞贝克系数。 如果Sh与Sc不随温度的变化而变化，式（１）即可表示为： 为方便输出功率的计算，可以对实验对象做以下假设： ①稳态，输出电流为稳恒电流； ②半导体温差发电片侧面绝热； ③冷热端之间的空气对流和辐射影响可以忽略； ④半导体温差发电片内部导热系数不变。那么输出功率为： 式中，R为发热片的总电阻；τ为汤姆逊系数；等号右端第1项为帕尔帖热， 第2 项为汤姆逊热，第3项为焦耳热[7]。 功率匹配条件为：RL=R，得最大输出功率： 在这次实验过程中我们要进行负载电阻的测量，保证温差发电装置 3. 方案一 利用菲尼尔透镜聚集太阳光进行温差发电 3.1 测试菲尼尔透镜焦点在一天中温度变化曲线。 3.2测试用菲尼尔透镜照射温差发电装置并用数字功率计测试温差发电装置 的发电量及带负载能力。 3.3测量用无纸记录仪记录温差发电装置热端与冷端的温度变化和电压电流 的变化。 3.4测量用不同散热方式测量温差发电装置冷端与热端及温差的变化情况。 3.5测量两块温差发电片相互串联时，利用菲尼尔透镜聚光进行发电的输出功 率情况 3.6测量两块温差发电片相互并联时，利用菲尼尔透镜聚光进行发电的输出功 率情况 3.7 测量不同大小的菲尼尔透镜的聚光性能 3.8 测量温差发电片在什么温度范围内能够正常工作 3.9 测量温差发电片接上负载与空载时的输出功率特性 步骤：首先准备好试验所需要的试验器材（无纸记录仪、数字功率计、热敏电 阻、温差发电装置、菲尼尔透镜等）。调试安装实验仪器，此试验分作两个小实 验进行参数测量。并把试验过程记录在下表中。 ⑴、把菲尼尔透镜放在阳光下调整好透镜与太阳光的入射角及焦点。 ⑵、用铜片把热敏电阻固定在上面放到透镜焦点上面照射。 ⑶、把热敏电阻与无纸记录仪链接起来时时记录透镜焦点温度存储以备分析。 试验2： ⑴、把菲尼尔透镜放在阳光下调整好透镜与太阳光的入射角及焦点。 ⑵、在温差发电装置的冷端与热端装上热敏电阻放在透镜焦点中。 ⑶、将温差发电装置接到数字功率计上面。 ⑷、将两个温度电阻接到无纸记录仪上面。 4. 方案二 利用PTC恒温发热片产生温度进行温差发电 温差发电性能测试装置图 4.1测量PTC恒温发热片没有接触到物体时的发热情况 4.2测量PTC恒温发热片接触到温差发电模块时的发热情况 4.3测量改变温差时发电模块的特性 4.4改变负载时发电模块特性 变负载时实验中得到输出功率情况如表所示 4.5改变冷热端温度条件下发电模块特性 改变冷热端温度条件下实验中得到输出功率情况如表所示。 4.6 测量两块温差发电片相互串联时，利用PTC恒温发热片进行发电的输出功率情况 4.7测量两块温差发电片相互并联时，利用PTC恒温发热片进行发电的输出功率情况 4.8测量用不同散热方式测量温差发电装置冷端与热端及温差的变化情况。 七．【实验注意事项】 1.在实验之前要注意安全用电 2．实验开始时要先检查仪器是否接线正确，保证设备安全 3.PT100热敏电阻的测量范围是0-300℃ 4.温差发电片冷端一定要散热，两个面一定要形成温差 5.制冷片TEC1-12706的工作环境温度范围-55℃～80℃，最大温差65～69℃，工作电流Imax 12VDC时4.6A，15.4VDC时6.3A，最大电压Vmax 15.4VDC，最大致冷功率Qcmax 56W 6.温差发电装置是由陶瓷板和发电片组合而成的，强度都不高，是易碎材料，使用中务请轻拿轻放，切勿磕碰，避免瓷板破裂造成损坏。 八.【实验结果】 九.【实验】篇三：尾气温差发电供电装置结题报告 项目类型 同济大学 大学生创新实践训练结题报告 及评审表 课 题 名 称 课题 负责人 学 号 指 导 老 师 报 告 时 间 月 同济大学大学生科技服务中心 二〇一五年五月制 要 求 1、 本结题报告由学生科技服务中心提供电子版、各课题组自行填写 后打印。 2、 本结题报告前五项由课题负责人填写后打印，第七项由指导老师 手写。 3、 工作步骤包括社会调查、实验、试验、设计、设计修改、加工步 骤、技术改进、查阅资料、数据处理和论文撰写。一般不少于五个步骤。 4、 成果包括模型、设计、方案、调查报告、实验结论、论文部分、 机械装置、装置半成品、参赛经历和获奖经历。 （软件、图像等电子类刻成光盘上交；在学术期刊上发表的论文， 要求上交一份原版期刊； 大型实物拍成照片、视频等在项目结 题报告或答辩现场ppt 反映；小型实物评审现场展示。） 5、 工作步骤（社会调查、实验、试验、设计、设计修改、加工步骤、 技术改进和数据处理）应配有附图。 6、 成果（模型、设计、机械装置、装置半成品和参赛获奖经历）应 至少配有3张副图。 7、 工作小节一栏应填写自评及感想。 8、 本报告供评审时参考，除此报告外各课题组还需附上一篇体 会。 9、 以下各表填写时可以附页。 篇四：温差发电片的应用领域 温差发电片、温差发电机、半导体温差发电技术专利资料 1、半导体温差发电装置的研制 温差发电是一种绿色环保的能源技术。这种全固态能量转换方式无噪音、无磨损、无污染物排放、体积小、重量轻、携带方便、使用寿命长、无需人工维护。基于上述优点，该项技术在国外已广泛应用于航天和军事等领域。我国的温差电研究在致冷方面的应用比较成熟，而在发电方面的进展相对缓慢。本文基于塞贝克效应设计了一种在实验室中实现的低温差的发电实验，对比实验中不同温差、不同冷却情况的输出电能，给出单个发电模块和两个发电模块串联的输出电压与温差对应关系，简化计算了功率输出状况，指出单个发电组件的模..................共50页 2、半导体温差发电模块热分析与优化设计 对半导体温差发电模块的实际传热模型进行了分析，得到了模型中的内、外热阻分布情况，特别对接触热阻对模块的影响进行了分析。对模块稳态和非稳态温差发电过程进行了热分析，得出了稳态发电过程中电偶臂内的温度分布和非稳态发电过程中电偶臂内的温度和温差电流随时间的变化，并分析了内部和外部因素对非稳态发电过程的影响，比如接触因素、热源、热沉换热系数、环境温度、电偶臂长和截面积等。还对半导体温差发电模块进行..................共58页 3、集热式太阳能温差发电装置的研究 温差发电技术是一种将热能直接转换为电能的环保能源技术，在发电过程中无噪音、无污染物排放、体积小、重量轻等优点。随着热电材料的迅速发展以及性能的提高，已经开始从军事航天领域向民用和工业应用方面普及。本课题中，采用ANSYS软件，研究温差发电元件的性能，并仿真优化在中温区(200-400℃)有较高热电转换效率的分段温差电元件。在此基础上，利用太阳能热作为温差发电的热源，研制一套集热式太阳能温差发电装置，主要包括..................共48页 4、LNG冷能利用与低温半导体温差发电研究 设计并建立了一套利用LNG低温冷能温差发电并联合电解水制氢的实验装置。该装置中，LNG-水换热器是最关键的器件。经过多次实验和改进后，LNG-水换热器采用了以多孔铝扁管为LNG换热器，在铝扁管两面粘贴半导体温差发电片，再用薄铝箔胶带将LNG换热器及半导体温差发电片密封，在侧上方布置水喷淋头的形式。工作时，铝扁管内通入LNG，水喷淋到铝箔面，水的热量穿过铝箔并通过温差发电片，传给夹层内部的LNG，使LNG受热气化，在半导体温差发电片两侧有温差，产生直流电。该形式的换热器，具有LNG侧流道耐压高、传热性能好、表面扁平易于粘贴、接触..................共118页 5、半导体温差发电器应用的研究 研制了应用于不同场合及环境下的热水照明系统、基于火焰的半导体温差发电系统及基于太阳能的半导体温差发电系统。在热水温差电照明系统中，利用热水壶里的热水作为热源，以高效率、高亮度的LED作为照明器，可作为家庭应急照明用；基于火焰的半导体温差系统，则是以野外篝火等作为热源，以水(最高温度不超过其沸腾温度100℃)作为冷端，方便人们野外活动用电需求。基于太阳能的半导体温差发电系统是用半导体温差发电模块对太..................共50页 6、低品位热源半导体小温差发电器性能研究 测定了目前室温附近最常用的Bi2Te3基半导体材料从0℃附近到200℃附近材料特性参数的数值，得到了随温度变化的拟合关系式，这对于进一 步的理论研究是一种有益的探索。依照温差发电的基本原理设计并搭建了小温差下利用低品位热源发电的实验平台。在该实验平台上，本文完成了多工况下不同温差的发电器性能研究，得到了可靠的实验数据，并总结出了一系列温差发电器的运行规律。为了验证这些由实验得到的发电规律，本文从非平衡态热力学理论出发，对实验所采用的发电模块(商用温差制冷模块TEC1-12703)，以MATLab为平台，自行编程进行了数值模拟..................共124页 7、半导体制冷及温差发电器件的计算机辅助设计 半导体制冷及温差发电系统的设计是一个非常复杂的过程,传统的设计中要处理众多的数据,计算量大,而且有些数据需要反复循环计算才能得到最佳结果.采用计算机辅助优化设计,具有计算准确,迅速的特点,并且可以将众多数据存入数据库中,能根据设计要求自动地进行检索、计算以达到最优化设计目标.本课题在分析和比较了当前热电器件的设计方法和经验公式的基础上研究了系统与环境,系统各部分之间的热流,把系统和环境作为一个整体,从而对系统的性能特性作出优化,建立了半导体制冷和温差发电器件优化设计的数学模型.本软件使用..................共61页 8、低温差下半导体温差发电器设计与性能研究 针对热电材料优值系数达到一定值后会随温度下降的现象，提出了半导体极性弱化的假设，得到了有关温差电势更一般的计算式。2.建立了稳定情况下半导体元件的一维传热模型，结果表明在温度梯度和输出电流较小的情况下，n型元件和p型元件内部温度场都近似呈线性分布。3.在外部换热条件方面，通过模拟得出高温侧的换热条件比低温侧对发电器的影响更重要这一结论。4.在内部结构优化方面，指出了Gao和D.M.Rowe等计算模型中的不足之处，得到了能更精确地计算发电器输出功率和发电效率的公式。 在有关的研究中，工作内容主要包括：1.设计并搭建了..................共72页 9、不可逆半导体制冷器和温差发电器性能特性的优化分析 将从非平衡热力学理论出发，分别讨论半导体制冷器和温差发电器的性能优化问题。第一章简要介绍半导体热电器件的发展状况、研究现状以及应用前景。第二章详细阐述了半导体热电器件的有关工作原理。分析了半导体热电器的优值系数与赛贝克效应，帕尔帖(Peltier)效应和汤姆逊(Thomson)效应之间的关系。第三章研究不可逆半导体制冷系统的优化性能,分析热电器件的内部和外部不可逆性对制冷系统性能的影响，引入无量纲参数和变量导出制冷系数和输入功率的表式。在给定的制冷负载和系统的总传热面积下计算系统的最大制冷系数，从而..................共42页 10、低温差下半导体温差发电模块性能分析与研究 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..................共60页 11、基于汽车尾气废热温差发电的42V动力系统建模与仿真 随着汽车车载电器和电子控制技术用电需求的（略）2V电气系统是国际社会公认的解决汽车用电供需矛盾的下一代电气系统方案.在42V汽车电源的基础上,开发起动机/发电机一体化(ISG)的弱混合动力系统已成为混合动力汽车（略）ISG型HEV的优势在于可以现有内燃机汽车为基础改造,开发成本低；ISG能使发动机快速起停的功能能避免发动机经常性的处于怠速工况,即使发动机停机时也能由电机单独驱动空调等电（略）在加速或爬坡等负荷较重的工况时电机能提供辅助动力；汽车减速或制动时利用电机的再生制动回收制动能量.在保持汽车动力性基本不变的前提下,这些独特..................共72页 12、基于汽车尾气温差发电和太阳能发电的新型车载电源系统 在详细研究半导体热电模块的特性及光伏电池的伏安特性之后，基于温差发电和太阳能发电的基本原理，分析温差发电系统、太阳能发电系统及交流发电机系统的输出特性，构建新型车载电源系统并提出其性能要求。然后，在MATLAB／Simulink环境下建立各子系统的仿真模型的基础上，对Advisor2002进行简单的二次开发，将新型车载电源系统模型嵌入Advisor2002中传统汽车模块，建立基于整车的新型电源仿真模型。通过在不同电气负载及行驶工况下的整车仿真，考察新型车载电源系统的各部分工作状态，分析系统的能量流以及相对于传统汽车的油耗情况。行文中的难点也是重点是：基于Fluent软件采取流固耦合的仿真方法，对废气通道箱体表面进行热力学分析，推导出半导体热电模块的 热..................共78页 13、基于汽车尾气余热回收的温差发电研究 基于汽车尾气余热回收的温差发电研究主要研究内容是如何提高温差电模块热电转换效率和集热器集热效率以提高尾气总的回收利用率。本人主要做了以下三个方面的工作在温差电模块性能参数一定的条件下采用热分析软件中的热电耦合模块对分段和级联两种结构进行模拟仿真。通过对分段温差电单偶模型的分段元件长度比、截面比及负载电阻分别进行优化后得到在冷端温度为热端温度为时的转换效率分别为对分段级联温差电单偶模型进行相应优化后得到在低温、高温的条件下转换效率为。在模块性能一定的情况下增大温差是提高热电转换效率的一种有效方法即降..................共55页 14、铝电解槽侧壁散热温差发电装置设计与仿真优化 设计了面向铝电解槽侧壁散热利用的温差发电装置,通过回收部分低品位散热以达到节能降耗的目的。该装置具有结构简单、体积小、重量轻、运行寿命长、可靠性高、无噪声、无机械运动部件、无污染等优点,并且对热源温度要求低,因此,特别适合工业低品位热源的回收利用,具有广阔的实际应用前景。本文主要开展并完成了以下工作：(1)建立了考虑陶瓷片、导流片接触热阻与接触电阻时,温差发电器输出功率、转换效率与发电器两端温差的关系式,计算了此时半导体电偶臂两端的温差值。通过分析这些参数之间的关系,为优化发电器输出功率和效率奠定了基础。(2)计算了输出功率达到最大值时的匹配负载值,此时匹配负载不等于内阻,而是略大于内阻。这是由于负载电阻增大使回路中电流减 小..................共70页 15、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 针对发动机尾气热量高的特点,通过温差发电转换装置将尾气余热转换化为电能,供车载用电设备使用或作为基于热电的42V汽车弱混合动力系统的能量来源,实现尾气热量的重复利用,提高车辆的燃油经济性.本文介绍了课题组搭建的温差发电实验台架的构成,探（略）发电系统效率的因素并提出针对性的改进方法；针对温差发电器废热箱体（略）尾气热量利用率的影响,设计了多种废热箱体内部结构,并进行实验验证和计算机仿真:用温度传感器和GUIDETP8S红外热像仪分别测量标定点温度并拍摄箱体表面的温度分布情况；用CFD软件Fluent对不同内部结构的箱体进行仿真研究,最后确定废热箱体的内部结构.在温差发电实验台架进行尾气回收实验的过种中,有两个值得关注的问题:一是废热箱体 外..................共51页 16、小型热电制冷器及温差发电初步研究 在分析温差热电技术的现实应用瓶颈的基础上,就温差发电和温差热电制冷两个方面进行了研究。首先,通过理论推导给出了温差发电器件的性能参数及其计算公式,并建立热电转换火用效率的分析方法,进一步完善了对温差发电器件的性能评价。在此基础上,结合今后的实际应用情况,设计了温差发电模块的性能测试平台,通过实验对一种新型的微型温差发电模块进行测试,并对实验结果进行了分析,得出了冷热面温度、循环水流量、循环水温以及温差发电模块的性能(电动势特性、输出功率特性、内阻特性、伏安特性、串并联特性)的变化规律。其次,通过理论分析得出了温差热电制冷产冷量、制冷效率等的计算公式,并对热电制冷的最佳特性进行了分析。在此基础上,通过自行设计实验对一种..................共64页 17、中高温余热回收半导体温差发电热系统设计研究 根据中高温余热的特点,设计了一种自供电的强制风冷的半导体温差发电模块,主要针对钢厂转炉壁面的中高温余热进行回收,是对温差发电技术应用于工业余热回收的初步探索,论文主要完成了如下基本工作:1.对国内外半导体温差发电系统的研究及应用现状进行了分析,特别对不同温差发电热系统的结构进行了系统的分析、归类和比较,明确了各种结构的优劣。2.根据转炉可以移动及转动的特点。设计了采用强制风冷式的冷却结构,并且每个发电模块采用独立的冷却系统,安装、维修简单,单个模块的破坏不影响整个系统的正常工作。3.对温差发电模块进行热系统分析及优化设计,通过数值模拟对温差发电模块的温度场、速度场进行分析,针对不同的散热器形式,不同的风扇排布形式、不同的..................共50页 18、一种基于高温辐射的半导体温差发电器的研究 19、温差式发电装置 20、便携式小型温差发电器 21、地心引力与大气梯度温差综合发电方法与其装置 22、集光/温差和热离子电转换于一体空间微型发电模块 23、一种温差发电器用导流电极与其制备方法 24、温差—风力发电装置 25、温差双向热管传热汽流风轮发电装置 26、温差发电装置 27、一种温差发电器专用稳压模块 28、温差电致冷发电两用模块 29、温差双向热管传热汽流风轮发电装置 30、致冷或致热并带温差发电装置 31、用于高温气冷堆事故后监测仪表电源温差发电器 32、海洋温差能/太阳能重热循环发电方法 33、海洋温差能/太阳能重热循环发电蒸汽透平强弯翼型 34、大气温差发电 35、人造龙卷风空气温差发电系统 36、一种内冷式温差发电热电装置 37、利用空气能/冰冷能/太阳能/温差能/发电/海水淡化方法与装置。 38、太阳能热管温差发电装置 39、一种温差发电器焊接方法 40、温差电余热回收发电装置 41、温差记忆发电法 42、内置式高密度温差发电器 43、发动机余热温差发电装置 44、高密度温差发电器 45、带有可拆卸温差发电器锅具 46、内冷式温差发电热电装置 47、太阳能热管温差发电装置 48、聚光集热式太阳能温差发电装置 49、一种温差发电器焊接装置 50、温差发电器热电性能测试系统 51、一种能够利用温差发电盘子 52、往复流动下多孔介质超绝热燃烧温差发电方法与其装置 53、空气温差发电系统 54、温差发电模块整体焊接方法 55、温差发电方法与装置 56、一种利用风能和太阳能热水温差发电装置 57、地热能空气温差发电装置 58、往复流动下多孔介质超绝热燃烧温差发电装置 59、温差发电装置 60、人造温差发电站 61、太阳能温差发电装置 62、利用汽车水箱水温实现温差发电装置 63、利用汽车排气温度温差发电装置 64、浮力/温差/重力交互作用高效发电装置 65、一种集制冷制热与温差发电功能温差半导体模块 66、一种温差发电装置 67、一种温差发电装置 68、太阳能温差发电法 69、固态温差发电板与其装置 70、一种大气温差发电方法 71、一种半导体温差发电装置 72、一种温差发电器 73、机动车余热温差发电装置 74、温差变化发电机 75、一种温差发电装置 76、温差发电与供热联合装置 77、一种温差发电装置 78、新型温差发电盛水容器 79、帽型温差发电式充电器 80、含有温差发电机和发电机限温装置热电装置 81、海水温差发电工作介质二次加热和同质冷却方法与装置 82、陶瓷窑道余热回收半导体温差发电方法与装置 83、管道式余热回收半导体温差发电方法与装置 84、一种高效混合式海洋温差发电系统 85、海洋温差发电厂海底冷水管取水系统 86、一种温差电池和燃料电池级联复合发电装置 87、温差发电装置 88、手机冷热水充电和煤 气炉灶半导体温差发电装置 89、大气温差发电机 90、低热温差发电机 91、超导热管连接半导体制冷片组成温差发电装置 92、太阳能淋浴热水器温差发电与热管过水热系统装置 93、水体船载宝塔式热管 半导体温差发电系统装置 94、冷 热水杯/热管半导体温差发电便携折叠冰箱 95、板式半导体温差发电装置 96、用于半导体温差发电模块冷却装置篇五：低温差发电的原理与应用 低温差发电的原理与应用 1 温差发电的基本原理 温差电效应是德国科学家塞贝克于1821年首先发现的，人们称之为塞贝克 (Seebeck)效应，即两种不同的金属构成闭合回路，当两个接头存在温差时，回路中将产生电流，这一效应为温差发电技术奠定了基础。 如图1所示，A、B两种不同导体构成的回路，如果两个结点所处的温度不同(T1和T2不等)，回路中就会有电动势存在，这便是温差发电技术的理论基础。 当结点间的温度差在一定范围内，存在如下关系： 式中：--回路产生的电势； --所用两种导体材料的相对塞贝克系数。 用于低温(3000C以下)的Bi2Te3 及其固溶体合金，应该保证室温(300K)下的 热电材料的ZT&3。热电转换材料领域现已取得重要的进展，包括绝缘层和导电层交叉分层、特定层的电荷与自旋态的优化设计和结构钠米化等，现在已经把热电材料的ZT提高到接近3。 自1821年Seebeck发现塞贝克效应以来，国外对温差发电进行了大量的研究，1947年，第一台温差发电器问世，效率仅为 1.5％。1953年，Loffe院士研究小组成功研制出利用煤油灯、拖拉机热量作热源的温差发电装置，在用电困难地区作小功率电源之用。到2O世纪60年代末，前苏联先后制造了1000多个放射性同位素温差发电器(RTG)，广泛用于卫星电源、灯塔和导航标识，其平均使用寿命超过10年，可稳定提供7～30V，80W的功率。美国也不甘落后，其开发的RTG输出功率为2.7～3o0W，最长工作时间已超3O年。1961年6月美国SNAP一3A能源系统投入使用，输出功率为2.7W，发电效率5.1％。1977年发射的木星、土星探测器上使用的RTG，输出功率已达到 155W。20世纪80年代初，美同又完成500～1000W军用温差发电机的研制，并于8O年代末正式进入部队装备。 近年来，对低品位热源的利用成为温差发电技术研究的大方向。Maneewan等利用置于屋顶的钢板吸收太阳能集热升温与环境之间的温差发电，带动轴流风机引导屋顶空气自然对流，从而给屋顶降温。Rida等将温差发电器热端与该国一 种做饭的火炉外壁连接，冷端置于空气中，利用炉壁高温与环境的温差来发电，输出功率达4.2W。Hasebe等利用夏日路面高温做热源，热交换管为集热器，采用19组温差电组件，在热管管内液体流速为0.7L/min时，输出功率3.6W。Ikoma 0等在汽车发动机上安装72组SiGe材料温差发电模块，最大温差123C，最大输 出功率86.4W。Thacher等 在美国能源部和纽约州能源研究开发权利机构资助下开发的汽车尾气余热发电系统，使用20组HZ-20温差电组件，热电材料为Bi-Te基材料，汽车时速112km/h时，最大温差1740C，最大输出功率255W。2006年，BSST的科学家和BMW联合宣布，商用的汽车温差发电器将于2013年投入使用。Douglas等针对热源动态变化情况，设计出多模块交互回路温差发电器，在相同热源下，输出功率最大提高25％。 国内在温差发电方面的研究起步相对较晚，主要集中在理论和热电材料的制备等方面的研究。陈金灿课题组从2O世纪8O年代开始对温差发电器的基础理论进行研究，对温差发电器的性能进行优化分析，得到很多有意义的成果。屈健等研究了不可逆情况下发电器的输出功率和效率随外部条件的性能变化规律。李玉东等提出从火用的角度对低温差下发电器的工作性能进行分析。贾磊等提出低温及大温差工况下汤姆逊热对输出功率的影响不可忽略的观点。贾阳等建立温差发电器热电耦合分析模型，以数值计算的方法分析了热电材料物性参数及其变化对发电器工作特性的影响，得出结论，材料的导热系数、电阻率及塞贝克系数对发电器转换效率的影响均为非线性，其中导热系数的影响最明显。任德鹏等分析了温差发电器的热环境、回路中负载电阻等参数及温差电单体对的连接方式对发电器工作性能的影响，得出提高温差发电器热端加热热流或增加冷端的换热系数均能提高发电器的输出功率及热电转换效率的结论。苏景芳研究了系统与环境，系统与系统之间的热流关系，对系统的性能特性作出优化，建立温差发电器优化设计模型，同时以VB6.0(Microsoft Visual Basic6.0)语言作为开发工具，ActiveX数据对象访问数据库，编写了温差发电器设计软件。钱卫强通过对低品位热源半导体小温差发电器性能的研究，总结了电动势、内阻及输出功率等参数随外电路、温度、发电组件几何尺寸等因素的变化规律，另外研究了串、并联情况下温差电组件的性能。李伟江从非平衡热力学角度出发，建立单层多电偶发电器在低温差下稳定T作的模型。研究温差发电器在内部结构和外部换热条件变化情况下的运行规律，与实验相结合，得出最佳匹配系数下，输出功率和发电效率均随最大温差近似呈线性变化，同时指出解决发电效率低的问题根本上依靠的是材料性能的改善。刚现东理论分析和实验研究相结合，通过模拟坦克排气筒附近区域制冷状况，由降温情况评估红外隐身效果，得出以坦克尾气余热为热源将温差电技术应用于坦克红外隐身完全可行的结论。 3温差发电技术的应用 3.1太阳能发电 太阳能是人类可直接利用的清洁能源之一。在寻找新能源的探索中，太阳能无疑是目前最好的选择。温差发电开辟了利用太阳能的一个新途径。太阳能温差发电技术是先通过集热器将太阳能转换为热能，再利用塞贝克效应(温差电效应)将热能转换为电能。传统的太阳能热发电方式都用发电机或蒸汽轮机作原动机，噪声很大，并普遍造成环境的变迁与污染。此外，这些带运动部件的系统都包含了一定的维护工作量和必须的运行维护费用，只有在发电容量较大的场合才能获得良好的技术指标。无运动部件、无噪声且不需要维护的温差发电技术则能够大 大简化太阳能发电系统的结构，并可以根据负荷灵活调整温差发电模块的数量，满足对中、小发电量的要求。2004年泰国学者研究了一种太阳能温差发电屋顶的结构，他在屋顶设置了热电转换器件，利用铜板吸收太阳能辐射热使热电转换器件的热端温度升高，与环境之间形 成温差，进行发电。近年，武汉理工大学张清杰教授同日本科学家新野正之合，提出了将基于高效热电材料的太阳能热电转换技术与基于光伏电池材料的太阳能光电转换技术进行集成复合的太阳能热电 光电复合发电技术的新的科学构想，得到我国NSFC和日本JST重大国际合作研究项目的支持，研制出了具有中日双方各50％知识产权的国际上第一台太阳能热电 光电复合发电的实验系统并试验成功，开辟了太阳能全光谱 (200～3000nm)直接高效发电技术的新途径。 3.2工业余热发电 随工业化进程的加快，各种制造业和加工业生产过程中产生的废气和废液成倍增加，其中的余热相当可观，工业余热的合理利用是解决能源短缺问题的一个重要方面。利用温差发电技术进行工业余热发电，可降低成本提高能源的利用率，具有可观的经济效益和环境效应。 2006年我国工业耗能万吨标准煤，工业生产能源利用效率的提高对国家整体能源利用效率的提高具有决定性的作用。而其中，工业余热的回收利用是提高工业能源利用效率的重要途径。有统计数据表明，一个年产钢 铁500万吨的钢铁企业仅烧结及饱和蒸汽两项余热发电，即可全年发电2.8亿度，可直接为企业减少生产成本1亿多元。应用温差发电技术回收利用工业余热能量，无能源成本投入，一次性成本为系统设备制造与安装成本。因为，温差发电技术无工作介质、无运动部件，系统运行成本将十分低廉。当前，温差发电器件在实验室条件下的热电转换效率达到14％以上，按照50％的转换因数计算，实际余 热回收系统的热电效率可以达到7％以上。按照40％的余热资源率计算，2006年温差发电技术可为工业部门节省能源4900万吨标准煤。利用温差发电技术进行工业余热发电，可以提高能源利用率，降低成本，带来巨大的经济效益；同时能够减少污染物排放，改善环境。 3.3汽车废热利用 随着我国汽车工业的发展，车辆消耗的能源与 日俱增，汽车的节能也越来越受关注。然而，以现有的内燃机指标评估，燃油中60％左右的能量没有得到有效利用，绝大部分以余热的形式排放到大气中，回收这些能量进行循环利用作为一种最直接的节能方式越来越被大家所重视。因此利用温差发电技术，回收汽车尾气余热发电是一个很好的节能途径，具有独特的优势和良好的应用前景。近年来，车用发动机余热温差发电技术发展很快，转换规模在数十瓦至上千瓦之间在国外，GM、BMW、Nissan和Delphi等汽车业巨头也都在作这方面的研究，他们使用价格昂贵的高温热电材料提升热电转换效率。BMW以高温热电材料覆盖发动机外壁直接从发动机机体回收热量，能够回收十几千瓦的能量。据介绍，高效回收的电能将会超出一 辆汽车所需要的正常用电。多出来的这部分可以储存作为汽车辅助动力从而形成混合动力区驱动车辆，而这也是余热回收发电技术的最终目的。 3.4其他分散热源 海洋温差能，地热能等自然热都是自然赋予人类取之不尽的绿色能源，温差发电技术能够直接将上述的新能源转化为电能。此外，利用人体与环境的温差，或者利用人沐浴后浴缸中剩余水的余热，也可以进行温差发电，提供个人电器的 能量消耗。 4温差发电技术存在的问题及解决方法 目前，温差发电的效率一般为5％～7％，远低于火力发电的40％。最主要的原因是热电材料性能不理想，另一方面是发电器的匹配问题。 4.1发电效率低及提高效率的途径 温差电材料的Seebeck系数、电导率、热导率不是彼此独立的，它们都是载流子密度的函数。材料的Seebeck系数和电阻率均随载流子密度的增大而减小；热导率包括品格热导率和电子热导率两部分，而电子热导率又通过Wiedemann-Franz定理与电导率相关联。可见，减小材料的品格热导率是提高材料热电性能的最有效的途径。根据这一原则，目前提高温差发电效率的主要途径如下。 （1）设计 “电子晶体一声子玻璃”输运特性的温差电材料。所谓 “电子晶体一声子玻璃”是指使材料同时具有晶体和玻璃二者的特点，即导电性能方面像典型的晶体，有较高的电导率，热传导性能方面如同玻璃，有很小的热导率。根据这一指导，Slack等提出设计一种化合物半导体，在这种化合物中，一个原子或分子以弱束缚状态存在于由原子构成的笼状超大型空隙中，这种原子或分子在空隙中能产生一种局域化程度很大的非简谐振动，被称为振颤子，这种振颤子有降低材料热导率的作用。在特定温度区间内，材料热导率可以通过调价振颤 子的浓度、质量百分比及其振颤频率等参数进行控制。填充方钴矿化合物是这类材料的典型代表。 （2）氧化物温差电材料。氧化物热电材料的最大特点是可以在氧化气氛里、高温下长期工作，其大多无毒性，无环境污染等问题，且制备简单；制样是在空气中直接烧结即可，无需抽真空等，因而得到人们的普遍关注。自1997年日本早稻田大学的Terasaki发现NaCo2O4具有反常的热电性能以来，人们就开始了对 3d过渡金属氧化物热电性能的研究。目前研究发现，层状结构的过渡金属氧化物NaCo2O4是一种很有前途的热电材料，它具有高的电导率、低的热导率，同时 还具有很高的热电动势。但温度超过1073K时，由于Na的挥发限制了该材料的。这加速了其它层状结构的过渡金属氧化物作为热电材料的研究。例如，具有简单立方结构的三维过渡金属氧化物NiO也可作为很好的热电材料，掺杂Na和Li的NiO在 1260K的高温具有很高的热电性能。在Ca2Co2O5。氧化物中通过 掺杂Bi而取代一部分Ca，即形成Ca2-XBiXCo2O5型氧化物，发现在7000C时其热电 性能显著优于NaCo2O4材料。 （3）功能梯度材料。在大温差范围内，只有沿温度梯度方向选用具有不同最佳工作温度的温差电材料，使之各自工作于具有最大热电优值的温度附近，才能有效地提高其温差发电效率。按照这种设想设计的材料称为功能梯度材料。功能梯度温差电材料有两种：一种是载流子浓度梯度温差电材料，另一种是分段复合梯度温差电材料。由于功能梯度材料能优化温差电材料性能，可大大提高温差电器件的换能效率，因此，美国、日本等国对此进行了大量的研究。日本在载流子浓度梯度温差电材料的研究方面做了较多工作，而美国目前在分段复合梯度温差电材料的研究处于领先地位。 （4）形成所谓 “重费米半导体”。Slack认为U3Pt3Sb4将是一种很有前途的 温差电材料，它与同类结构Ce3Pt3Bi4代表一种所谓重费米半导体，之所以称为 “重费米半导体”是因为这类材料载流子的有效质量仿佛比普通半导体载流子的 有效质量大许多倍。因为非常大的载流子质量，它们具有非常大的Seebeck系数，同时具有较强的声子散射效应。它们能隙的形成与镧系和锕系元素f轨道电子状态相联系，这类材料包括Ce1-XLaXLi2，Ce1-XLaXLn3和CeLnCu2等 （5）准晶材料。准晶材料具有五重对称性，这是晶体和非晶体都不允许存在的特性，它的费米表面具有大量的小缺口，可利用温度变化或缺陷破坏这 些小缺口，进而改变费米表面的形状，从而提高材料的Seebeck系数。此外，准晶材料还具有一些优良的物理性能，如耐腐蚀，抗氧化，高硬度，较强的热稳定性和很好的发光特性等。准晶材料可望发展成一 类很有前途的新型温差电材料。 （6）填充式导电聚合物复合材料。导电聚合物复合材料具有价格低廉、重量轻和柔韧性好等优点。利用导电聚合物的低热导率和填充式方钻矿的高电导率和Seebeck系数来制备高性能的温差电材料，将有机和无机材料复合起来，可以得到能带结构更加复杂的复合材料，而复杂的能带结构正是高性能温差电半导体材料的必要条件。尽管填充式方钻矿材料的热导率较低，但与半导体聚合物材料相比仍然较大。二者复合时，材料总的热导率不但因有机物的存在而降低，而且由于大量的有机一无机界面的存在使声子反射的机会增加，热导率会进一步降低。 4.2匹配问题 温差发电器的输出功率和发电效率与高温端温度(Th)，低温端温度 (Tc)，温 差发电回路电流 (I)，负载电阻(R)，发电器内阻(r)等因素密切相关。在不同条件下，温差发电器的性能差别较大。屈健等应用有限时间热力学理论对半导体温差发电器的工作性能进行了分析，得到温差发电存在最佳参数工作区的结论。潘玉灼等采用非平衡态热力学优化控制理论分析温差电模型，数值模拟结果表明：最匹配参数工作条件下输出功率和发电效率可分别提高39％和20％。 发电器热设计也是影响发电效率的重要因素。为了保持较高的温差，往往在发电器低温端增加散热装置，以使热量及较高的温差，往往在发电器低温端增加散热装置，以使热量及时散失。Chein研究指出当器件热阻大于散热器最大热阻时，散热器将不能够散走器件产生的热量，因此与温差发电器匹配的冷端散热方式也是影响发电器性能的重要因素。目前主要的散热方式有：风冷、液冷和相变散热。风冷又分为自然风冷和强制风冷。自然风冷换热器是一定形状的翅片散热器。热阻大小与翅片密度、散热器面积直接相关。目前温差发电器中应用较多的是强制风冷，散热器(如热沉)与风扇结合，低温端热量传导到更大面积的翅片上，借助强制散热将热量散失到空气中。热阻取决于风速，风速越大，热阻越小。强制风冷可有效地提高散热器的对流换热系数，减小散热面积，而且结构简单，易于实现，因而应用广泛。因液体的单位热容较气体大，因而液冷比风冷有更好的冷却效果，研究表明液冷换热系数比自然风冷散热大 100～1000倍，热阻大小主要与液体的流速有关，流速越大，热阻越低。目前应用的液体散热方式主要有液体喷射冷却、微通道液体冷却和宏观水冷管路冷却 。相变散热是利用相变材料相态变化时吸收热量来散热。这种散热方式适用于间歇式工作场合，目前研究最多的是带相变热虹吸管散热。Esarte的研究结果表明带相变热虹吸管可明显提高热流在传热面的均匀性，减小热阻，散热较好。 5温差发电技术的展望 温差电器件取代传统热机，在很大程度上依赖于更高优值系数的热电材料的研究和开发。低维化、梯度化或元素掺杂等方式都能有效提高热电材料优值，是
友情链接：