太陽能熱電發(fā)電系統(tǒng)的熱效率和（火用）效率研究

【摘要】： 隨著人類文明的不斷發(fā)展，現(xiàn)代社會(huì)對(duì)電力的需求越來越大。太陽能熱電發(fā)電是把太陽輻射能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電技術(shù)之一，也是最可能引起能源革命、替代常規(guī)能源的最為經(jīng)濟(jì)的手段之一。它具有可靠性高、無運(yùn)動(dòng)部件、無污染、無噪聲等優(yōu)點(diǎn)，是綠色環(huán)保的發(fā)電方式。隨著熱電材料優(yōu)值的發(fā)展，太陽能熱電發(fā)電的前景非常廣闊。為此，本文對(duì)太陽能熱電發(fā)電做了一系列的研究，主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了探討： 首先，從穩(wěn)態(tài)的熱傳導(dǎo)方程出發(fā)，對(duì)熱電裝置的基本單元進(jìn)行了熱力學(xué)分析，建立了其數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)出了輸出功率和發(fā)電效率的表達(dá)式；與此同時(shí)，運(yùn)用有限元軟件ANSYS建立了熱電基本單元分析模型。分別運(yùn)用數(shù)學(xué)模型和有限元模型對(duì)相同材料參數(shù)和邊界條件的情況進(jìn)行了計(jì)算，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了比較。 其次，在熱電基本單元分析的基礎(chǔ)上，運(yùn)用ANSYS軟件建立了太陽能熱電裝置的實(shí)際模型，按照其實(shí)際工作狀態(tài)施加了邊界條件，考慮了集熱體表面熱輻射和自然對(duì)流換熱的影響，得出了模型的溫度場和電勢場的分布規(guī)律以及熱電裝置的回路電流、輸出功率和熱電效率。并對(duì)不同輸入能量的情況進(jìn)行了計(jì)算，得出了熱電性能參數(shù)隨聚光比的變化規(guī)律。 然后，分析了集熱體材料參數(shù)對(duì)熱電性能的影響，得出了熱電效率和輸出功率隨集熱體吸收率、發(fā)射率和熱導(dǎo)率的變化規(guī)律，并提出了太陽能熱電裝置集熱體應(yīng)該具備的屬性要求。最后，還分析了自然對(duì)流、冷端溫度及負(fù)載等因素對(duì)熱電性能的影響，并在此基礎(chǔ)上找出了影響裝置熱電性能的主要因素，探討了提高性能的措施，得出了在當(dāng)前情況下提高熱電性能的可行方案。 最后，建立了太陽能熱電裝置的(火用)分析模型，在效率分析的基礎(chǔ)上對(duì)裝置的(火用)效率進(jìn)行了分析。得出了裝置(火用)效率隨聚光比、集熱體材料發(fā)射率、集熱體材料熱導(dǎo)率、自然對(duì)流換熱、冷端溫度和負(fù)載的變化規(guī)律。 本文主要運(yùn)用有限元軟件ANSYS對(duì)太陽能熱電裝置在不同邊界條件和材料參數(shù)的情況下進(jìn)行仿真計(jì)算，其分析結(jié)果對(duì)裝置的設(shè)計(jì)制造具有一定的指導(dǎo)意義。 【關(guān)鍵詞】：太陽能 熱電裝置 輸出功率 熱電效率 (火用)效率
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：TM615
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 課題背景9-10
• 1.2 研究現(xiàn)狀10-14
• 1.3 本文工作14-16
• 第2章 熱能發(fā)電相關(guān)理論16-26
• 2.1 熱電原理16-18
• 2.1.1 賽貝克效應(yīng)16-17
• 2.1.2 帕爾帖效應(yīng)17
• 2.1.3 湯姆遜效應(yīng)17-18
• 2.2 熱電材料性能參數(shù)18-21
• 2.2.1 賽貝克系數(shù)18-19
• 2.2.2 電導(dǎo)率19-20
• 2.2.3 熱導(dǎo)率20
• 2.2.4 熱電性能優(yōu)值20-21
• 2.3 熱傳導(dǎo)理論21-23
• 2.3.1 熱傳導(dǎo)微分方程21-22
• 2.3.2 邊界條件22-23
• 2.3.3 求解方法23
• 2.4 太陽能熱電裝置工作原理23-25
• 2.4.1 太陽輻射能量23-24
• 2.4.2 太陽能熱電裝置24-25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 第3章 太陽能熱電裝置的分析模型26-50
• 3.1 單P-N結(jié)模型26-33
• 3.1.1 數(shù)學(xué)模型26-29
• 3.1.2 有限元模型29-32
• 3.1.3 理論解與ANSYS解對(duì)比32-33
• 3.2 多P-N結(jié)模型的有限元分析33-35
• 3.3.1 模型與相關(guān)參數(shù)33
• 3.3.3 計(jì)算結(jié)果33-34
• 3.3.4 單P-N結(jié)與多P-N結(jié)的ANSYS解對(duì)比34-35
• 3.3 熱電裝置實(shí)際模型的有限元分析35-48
• 3.4.1 有限元模型35-38
• 3.4.2 實(shí)際邊界條件38-46
• 3.4.3 熱電分析46-47
• 3.4.4 聚光比對(duì)熱電性能的影響47-48
• 3.4 本章小結(jié)48-50
• 第4章 太陽能熱電裝置性能分析50-62
• 4.1 集熱體對(duì)性能的影響50-54
• 4.1.1 集熱體吸收率50-51
• 4.1.2 集熱體發(fā)射率51-53
• 4.1.3 集熱體熱導(dǎo)率53-54
• 4.2 自然對(duì)流換熱對(duì)性能的影響54-56
• 4.3 冷端溫度對(duì)性能的影響56-58
• 4.4 負(fù)載對(duì)性能的影響58-60
• 4.5 提高熱電性能的途徑60-61
• 4.6 本章小結(jié)61-62
• 第5章 太陽能熱電裝置(火用)煙效率分析62-76
• 5.1 (火用)分析基本理論62-66
• 5.1.1 (火用)與能62-63
• 5.1.2 (火用)和(火無)63-64
• 5.1.3 能量的轉(zhuǎn)換規(guī)律64-65
• 5.1.4 熱量(火用)65-66
• 5.2 太陽能熱電裝置的(火用)分析模型66-69
• 5.2.1 熱效率分析66-67
• 5.2.2 (火用)效率分析67-69
• 5.3 (火用)效率的影響因素69-75
• 5.3.1 集熱體發(fā)射率69-71
• 5.3.2 集熱體熱導(dǎo)率71-72
• 5.3.3 自然對(duì)流換熱72-73
• 5.3.4 冷端溫度73-74
• 5.3.5 負(fù)載74-75
• 5.4 本章小結(jié)75-76
• 第6章 結(jié)論與展望76-78
• 6.1 結(jié)論76-77
• 6.2 展望77-78
• 參考文獻(xiàn)78-82
• 致謝82-83
• 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目、發(fā)表的論文和參編書籍83

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)來了解更多相關(guān)內(nèi)容

太陽能熱電—光電復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)的熱力學(xué)分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化    楊天麒

太陽能—?dú)淠芗上到y(tǒng)的熱力學(xué)分析    官雪花

半導(dǎo)體熱電發(fā)電在船舶上應(yīng)用的可行性研究    崔清華

半導(dǎo)體溫差發(fā)電器性能的優(yōu)化分析    陳金燦，嚴(yán)子浚

梯度結(jié)構(gòu)熱電材料的研究動(dòng)態(tài)    鮑思前;楊君友;彭江英;陳躍華;朱文;樊希安;

梯度熱電材料的優(yōu)化設(shè)計(jì)及研究進(jìn)展    李守林;楊君友;鮑思前;朱文;樊希安;張同俊;

太陽能熱發(fā)電的分析與思考    李斌,李安定

槽式太陽能熱發(fā)電技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展    羅智慧;龍新峰;

溫差電致冷組件計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)    路宗利,張建中

太陽能電池自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的研制    張常年 ,趙紅怡 ,呂原

半導(dǎo)體熱電材料研究進(jìn)展    劉宏,王繼揚(yáng)

單晶硅太陽電池應(yīng)用的改進(jìn)方案    董兆

n型熱電材料的研究現(xiàn)狀    馬秋花;路朋獻(xiàn);

日光溫室采光與下挖深度優(yōu)化設(shè)計(jì)    李霞;于賢昌;艾希珍;李清明;

戶用PV系統(tǒng)設(shè)計(jì)    牟志平;

太陽能地板輻射采暖系統(tǒng)的應(yīng)用研究    賀立三;劉振波;高林朝;高艷軍;

云南省昆明市高校太陽能熱水系統(tǒng)的研究    韓雷濤;謝建;蘇慶益;

p型方鈷礦化合物Ba_yFeCo_3Sb_(12)的熱電性能研究    羅派峰,唐新峰,余柏林,王軍

耦合半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)性能特性的優(yōu)化分析    王宏杰,陳金燦

接觸效應(yīng)對(duì)小型半導(dǎo)體溫差發(fā)電器性能的影響    李茂德;屈健;李玉東;李偉江;

裝甲車輛發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣余熱發(fā)電的一種新思路    谷操;張敏;衛(wèi)繼新;

一種四態(tài)制冷新型中央空調(diào)系統(tǒng)    夏媛;姚超;劉劍雄;王寶根;

淺析風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)    尹靜;張慶范;

Co-Sb合金的電沉積及熱處理對(duì)其結(jié)構(gòu)和磁性能的影響    王森林;喻偉偉;

太陽能空氣集熱器傳熱性能實(shí)驗(yàn)研究    魏琪;趙俊;

槽式太陽能集熱發(fā)電系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r    張同偉;

太陽能環(huán)保游船    王璐;籟斌賢;王宗耀;王建明;

溫差發(fā)電在燃?xì)鉄崴魃系膽?yīng)用研究    吳紅霞;趙建云;漆小玲;區(qū)煜廣;劉力千;朱冬生;

終端能量梯級(jí)效能研究與發(fā)電照明技術(shù)應(yīng)用    祝傳福;

太陽能在牧草干燥中的應(yīng)用研究    宋莎莎;黃凈潔;李粵;

太陽能制冷技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢    楊堅(jiān);栗志;李芷昕;

聚光型太陽能電池的冷卻方法    劉立平;包建強(qiáng);

太陽能光伏熱電聯(lián)合利用    劉立平;包建強(qiáng);

過渡金屬氧化物型熱電材料的制備與性能研究    許潔

光伏跟蹤系統(tǒng)智能控制方法的研究    徐曉冰

納米流體輻射特性機(jī)理研究及其在太陽能電熱聯(lián)用系統(tǒng)中的應(yīng)用研究    趙佳飛

反型聚合物太陽能電池的研究    李福民

太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)熱力特性研究    閻秦

蓄冷降溫式太陽電池組件材料和熱特性的理論與實(shí)驗(yàn)研究    秦紅

碟式斯特林太陽熱發(fā)電系統(tǒng)太陽模擬器的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究    杜景龍

基于朗肯循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)廢熱回收理論與試驗(yàn)研究    馮黎明

太陽能熱風(fēng)采暖系統(tǒng)與村鎮(zhèn)建筑一體化研究    李憲莉

分布式風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)控制與最大功率跟蹤策略研究    劉立群

碳化硅基熱電材料的制備及性能研究    李明亮

河南太陽能熱水器與住宅一體化設(shè)計(jì)研究    劉磊

SnO_2基陶瓷半導(dǎo)體熱電材料的研究及制備    曹恒淇

太陽能果蔬脫水車間性能試驗(yàn)及蘋果脫水工藝優(yōu)化研究    高興海

太陽能供暖系統(tǒng)的模擬研究    安麗

居住建筑室內(nèi)設(shè)計(jì)中的建筑節(jié)能策略研究    丁翠

一種新型的太陽能光伏發(fā)電控制系統(tǒng)的研究    劉鳳龍

Bi系Co基氧化物熱電陶瓷及薄膜的制備與性能研究    鄒平

RF MEMS 微波功率傳感器的設(shè)計(jì)與分析    馬增戰(zhàn)

平板太陽能集熱器抗凍方法研究    李芷昕

我國太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)趨勢探討    趙玉文;

我國和世界光伏發(fā)電技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、市場發(fā)展情況比較    時(shí)璟麗;

太陽能光伏發(fā)電    崔容強(qiáng);喜文華;魏一康;張?zhí)m英;

接觸效應(yīng)對(duì)小型半導(dǎo)體溫差發(fā)電器性能的影響    李茂德;屈健;李玉東;李偉江;

半導(dǎo)體溫差發(fā)電器性能的優(yōu)化分析    陳金燦，嚴(yán)子浚

梯度結(jié)構(gòu)熱電材料的研究動(dòng)態(tài)    鮑思前;楊君友;彭江英;陳躍華;朱文;樊希安;

梯度熱電材料的優(yōu)化設(shè)計(jì)及研究進(jìn)展    李守林;楊君友;鮑思前;朱文;樊希安;張同俊;

太陽能熱發(fā)電的分析與思考    李斌,李安定

槽式太陽能熱發(fā)電技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展    羅智慧;龍新峰;

溫差電致冷組件計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)    路宗利,張建中

冷熱源微小型熱電電源的研究    宋瑞銀

太陽能—?dú)淠芗上到y(tǒng)的熱力學(xué)分析    官雪花

大面積模塊式太陽能集熱器的研究    曾憲陽

低溫差下半導(dǎo)體溫差發(fā)電器設(shè)計(jì)與性能研究    屈健

低品位熱源半導(dǎo)體小溫差發(fā)電器性能研究    錢衛(wèi)強(qiáng)

低溫差下半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊性能分析與實(shí)驗(yàn)研究    李偉江

太陽能熱電—光電復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率與效率模型    張寧

太陽能熱電—光電復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)的熱力學(xué)分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化    楊天麒

Bi_2Te_3/CoSb_3寬溫域熱電器件的設(shè)計(jì)與性能    周洪宇

半導(dǎo)體溫差發(fā)電器性能的優(yōu)化分析    陳金燦，嚴(yán)子浚

具有不同擴(kuò)散勢壘的p型(Bi_(1-0.85)Sb_(0.85))_2Te_3和PbTe二元梯度熱電材料的研制    徐桂英,葛昌純,高艷平,周張健

半導(dǎo)體熱電制冷材料的研究進(jìn)展    劉華軍,李來風(fēng)

半導(dǎo)體溫差發(fā)電器的工作性能優(yōu)化    屈健,李茂德,樂偉,林泉

溫差電致冷組件計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)    路宗利,張建中

多單元熱電熱泵性能分析    趙新文,陳林根,孫豐瑞

傳熱和內(nèi)不可逆性對(duì)太陽能熱機(jī)循環(huán)性能的影響    林比宏,林國星,陳金燦

熱電制冷和泵熱循環(huán)的有限時(shí)間熱力學(xué)分析    陳林根，孫豐瑞，陳文振

光伏發(fā)電的前景和問題    王斯成

溫差發(fā)電———種新型綠色的能源技術(shù)    何元金,陳宏,陳默軒

固定式太陽能光伏板輸出功率的若干問題    蘇忠賢;周建軍;潘玉良;

河南首家太陽能薄膜電池投產(chǎn)發(fā)1千瓦·時(shí)電成本1.7元    

讓新能源走入能耗社會(huì)    鄭賓;

太陽能溫差發(fā)電系統(tǒng)熱電性能的分析    王長宏;林濤;林明標(biāo);鐘達(dá)亮;

低倍聚光光伏系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究    杜斌;張耀明;孫利國;

空間太陽電池槽式聚光熱電聯(lián)供系統(tǒng)特性分析    項(xiàng)明;李明;王六玲;何建華;李承晴;徐永鋒;張興華;王云峰;

太陽能電池的工作點(diǎn)    杜梅芳,劉忠厚

自由活塞式熱氣機(jī)發(fā)電技術(shù)在世界上的發(fā)展    朱辰元;

競賽中求發(fā)展的太陽車技術(shù)    秦川;

集熱體物性對(duì)太陽能熱電發(fā)電系統(tǒng)性能的影響    蔡永華;楊天麒;趙在理;肖金生;張清杰;

北京市某農(nóng)村居民住宅太陽能地板輻射供暖系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)分析    于喜哲;李德英;高巖;

太陽能利用及太陽能新材料發(fā)展?fàn)顩r    宋力昕;章俞之;

溫州市太陽能資源初步評(píng)估    鄭峰;吳正可;

新千年中國太陽能光伏的曙光    崔容強(qiáng);胡宏勛;秦玉茂;殷石健;黃燕;孫鐵囤;車孝軒;

太陽能固體除濕制冷吸附劑的特性研究    崔群;姚虎卿;陶剛;

對(duì)黑龍江省太陽能開發(fā)利用的思考與建議    康樹人;

太陽能在建筑物供暖空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用    李忠;鄭瑞澄;何濤;

中國BIPV市場發(fā)展趨勢    陳維;沈輝;王寧;施曉丹;楊振寶;

太陽能在便攜式小家電產(chǎn)品中的一種應(yīng)用    陳永鄭;張磊;鹿紅偉;吳民安;陳堅(jiān)波;周國勇;王世陽;李良;

談?wù)動(dòng)绊懗潆娍刂破骺刂凭鹊膸讉€(gè)因素    蔡建才;

大型太陽能項(xiàng)目落戶青島    煥新

財(cái)政助推“太陽能之島”建設(shè)    記者 何清

皇明跨品牌領(lǐng)養(yǎng)太陽能“孤兒”    周春玲

中國太陽能秋交會(huì)將現(xiàn)身今年經(jīng)洽會(huì)    周青松姜玉濤

德國面臨太陽能組件短缺    陳曙輝　編譯

探訪北京首座太陽能大廈    本報(bào)記者 霍霞

太陽能與墨西哥農(nóng)業(yè)    袁炎長

全市傾力打造的系統(tǒng)工程    本報(bào)評(píng)論員

“五星太陽能”現(xiàn)代營銷理念見成效    馬津

“綠色環(huán)?！碧柲艿耐茝V者    本報(bào)記者 楊自力 劉衍華 通訊員 主明春

太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)的熱動(dòng)力學(xué)問題研究    明廷臻

應(yīng)用于400-650K熱電發(fā)電的p型和n型材料的制備及熱電性能    王善禹

噴射器與太陽能噴射式制冷系統(tǒng)研究    張博

小型高效太陽能吸收式制冷系統(tǒng)渦旋發(fā)生器特性研究    王艷

Bi_2Te_3體系的材料制備、晶體結(jié)構(gòu)及熱電性能    王曉琳

硅/鍺納米線熱電性能的理論研究    陳欣

Ni-AlN太陽能選擇性吸收涂層中頻磁控濺射技術(shù)研究    周家斌

大功率垂直腔面發(fā)射激光器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與研制    張立森

太陽能光合生物制氫系統(tǒng)及其光譜耦合特性研究    張軍合

太陽能光合細(xì)菌連續(xù)制氫試驗(yàn)系統(tǒng)研究    李剛

太陽能熱電發(fā)電系統(tǒng)的熱效率和（火用）效率研究    楊天麒

復(fù)合拋物面聚光型太陽能電熱聯(lián)用系統(tǒng)性能實(shí)驗(yàn)    王科

獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)及其MPPT的研究    王廈楠

同樂太陽能企業(yè)的現(xiàn)存問題與發(fā)展對(duì)策    黃潤華

太陽能吸附式制冷裝置系統(tǒng)研究    張運(yùn)真

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)及其控制策略的研究    李征

振蕩流熱管的研究及其在太陽能集熱器中的應(yīng)用    陳傳寶

新型太陽能路燈控制器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)    彭路明

太陽能地源熱泵式空調(diào)系統(tǒng)研究    劉逸

太陽能煙囪數(shù)值模擬與自然通風(fēng)的非線性研究    王曉冬