發(fā)動機余熱發(fā)電減能系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)論文.doc

I目錄中文摘要英文摘要第1章緒論.11.1課題研究的背景.11.2課題研究的意義.21.3國內(nèi)外余熱發(fā)電的研究現(xiàn)狀.2第2章余熱發(fā)電系統(tǒng)的原理與理論設(shè)計.42.1余熱發(fā)電系統(tǒng)的原理.42.1.1余熱發(fā)電器的原理.42.1.2塞貝克效應(yīng).42.1.3帕爾帖效應(yīng).52.1.4湯姆遜效應(yīng).62.2余熱發(fā)電器的理論模型.72.3余熱發(fā)電系統(tǒng)的理論計算.72.3.1余熱發(fā)電系統(tǒng)溫度梯度的計算.72.3.2單個電偶臂的功率計算和效率計算.92.3.3余熱發(fā)電系統(tǒng)的功率與效率的理論計算.10第3章余熱發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計.123.1熱電發(fā)生器結(jié)構(gòu)分析.123.2.1美國普林斯頓大學(xué)研究的方案.123.2.2美國普林斯頓大學(xué)研究的方案.133.2.3熱電堆式熱電發(fā)電器.143.2余熱電發(fā)電器模塊的設(shè)計.153.2.1通氣管道的結(jié)構(gòu)設(shè)計.163.2.2通水管道的結(jié)構(gòu)設(shè)計.163.2.3余熱發(fā)電器的設(shè)計.錯誤!未定義書簽。3.2.4余熱發(fā)電器的結(jié)構(gòu)制作.173.2.5余熱發(fā)電器的工藝設(shè)計.錯誤!未定義書簽。3.3余熱發(fā)電器模塊的固定框架設(shè)計.錯誤!未定義書簽。3.4余熱發(fā)電器模塊和固定框架裝配.錯誤!未定義書簽。3.5余熱發(fā)電器模塊之間的連接部件.錯誤!未定義書簽。第4章總結(jié).錯誤!未定義書簽。參考文獻.錯誤!未定義書簽。附錄.錯誤!未定義書簽。致謝.錯誤!未定義書簽。寧波理工學(xué)院1第1章緒論1.1課題研究的背景我國建設(shè)節(jié)約型社會的現(xiàn)狀不容樂觀，進入21世紀以來，我國經(jīng)濟社會繼續(xù)保持了快速發(fā)展的勢頭，取得了有目共睹的偉大成就，也遭遇前所未曾有過的資源約束和環(huán)境制約。針對這些情況，中央適時地提出了建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好性社會等一系列新的觀念和決策。節(jié)約型社會目的是通過“加快建設(shè)資源節(jié)約型社會，推動循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展。解決全面建設(shè)小康社會面臨的資源約束和環(huán)境壓力問題。保障國民經(jīng)濟持續(xù)快速協(xié)調(diào)健康發(fā)展(國辦發(fā)(2004330號文件)，強調(diào)在經(jīng)濟活動中節(jié)約資源和保護環(huán)境的同等重要性，要求經(jīng)濟效率和環(huán)境保護并駕齊驅(qū)。要求人類發(fā)展生態(tài)經(jīng)濟，追求以節(jié)約資源、能源和減少污染為前提的生念經(jīng)濟效率，要求人類在經(jīng)濟活動中實現(xiàn)經(jīng)濟與環(huán)境的協(xié)凋統(tǒng)一。目前，建沒節(jié)約型社會多從節(jié)能技術(shù)、綠色技術(shù)、循環(huán)經(jīng)濟等方面展開，這有利于節(jié)約型社會建設(shè)的深入發(fā)展。在現(xiàn)在這個飛速發(fā)展的社會中交通無疑是很重要的一塊，而汽車、飛機、船舶等交通運輸工具又是不可或缺的，而發(fā)動機是汽車、飛機、船舶等交通運輸工具的核心部件，其應(yīng)用范圍非常廣泛。隨著人類社會的發(fā)展，發(fā)動機的數(shù)量急速增加。以汽車為例，2005年汽車保有量達3300萬臺，預(yù)計2010年將超過7000萬臺。與之相對應(yīng)的是發(fā)動機數(shù)量的劇增和廢熱的大量排放。調(diào)查研究表明，發(fā)動機燃料燃燒所發(fā)出的能量只有3438（柴油機）或2528（汽油機）被有效利用。其它的能量被排放到發(fā)動機體外，僅由排氣帶走的熱量就占進入發(fā)動機中的燃料所產(chǎn)生熱量的3045。這一方面造成了較大的能源浪費，另一方面使周邊環(huán)境溫度升高，帶來了城市的熱島效應(yīng)等不良影響。熱污染首當其沖的受害者是水生物，由于水溫升高使水中溶解氧減少，水體處于缺氧狀態(tài)，同時又使水生生物代謝率增高而需要更多的氧，造成一些水生生物在熱效力作用下發(fā)育受阻或死亡，從而影響環(huán)境和生態(tài)平衡。此外，河水水溫上升給一些致病微生物造成一個人工溫床，使它們得以滋生、泛濫，引起疾病流行，危害人類健康。隨著人口和耗能量的增長，城市排入大氣的熱量日益增多。按照熱力學(xué)定律，人類使用的全部能量終將轉(zhuǎn)化為熱，傳入大氣，逸向太空。這樣，使2地面反射太陽熱能的反射率增高，吸收太陽輻射熱減少，沿地面空氣的熱減少，上升氣流減弱，阻礙云雨形成，造成局部地區(qū)干旱，影響農(nóng)作物生長。近一個世紀以來，地球大氣中的二氧化碳不斷增加，氣候變暖，冰川積雪融化，使海水水位上升，一些原本十分炎熱的城市，變得更熱。造成熱污染最根本的原因是能源未能被最有效、最合理地利用。在其它工程機械、船舶、飛機運輸工具中，發(fā)動機對能量的利用效率也存在同樣的效率低、能源浪費等問題。現(xiàn)代化國家的經(jīng)濟發(fā)展和能源有著密切的關(guān)系，在正常的情況下，經(jīng)濟發(fā)展與能源之間存在著正相關(guān)，也就是說，能源消費量越大，國民生產(chǎn)總值也越高。反之，能源不足就會影響國民經(jīng)濟的發(fā)展，甚至?xí)斐删薮蟮膿p失。據(jù)分析，由于能源不足所引起的國民經(jīng)濟損失，約為能源本身價值的20到60倍。由此可見，不論哪個國家哪一個時期，若要加快發(fā)展國民經(jīng)濟，就必須保證能源消費量的相應(yīng)增長。目前，我國正處于改革開放的前期階段，要盡快發(fā)展社會主義經(jīng)濟建設(shè)，除了其他的必要條件外，還必須重視能源這一重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。因此，能源是我國更好地進行社發(fā)濟的關(guān)鍵。一方面要增加能源的采集，另一方面還要注重提高能源的利用率。1.2課題研究的意義節(jié)能與環(huán)保是21世紀人類面臨的嚴重問題。中國正處在持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵階段,開發(fā)新能源和充分利用低品位能源、廢能源具有重大意義。同時,通過節(jié)能可以節(jié)約大量燃料,對于降低我國在二氧化碳,二氧化硫和氮氧化物的排放都具有直接的影響。我國在各種工業(yè)過程中存在大量的熱能浪費現(xiàn)象,發(fā)展各種環(huán)境友好的節(jié)能技術(shù),是十分重要的。本課題的意義在于：一方面不僅提高了對能源的利用率，節(jié)約了能源，另外一方面也減少了對大自然的熱污染，保護了環(huán)境。1.3國內(nèi)外余熱發(fā)電的研究現(xiàn)狀目前在微小型熱電發(fā)電器的研究方面，國外對微型熱電發(fā)電機研究比較完善的有Princeton大學(xué)、南加州大學(xué)和Michigan大學(xué)。美國USC空氣動力實驗室于2000年推出微型熱電發(fā)電機（MicroFire），德國Dresden科技大學(xué)，利用銅箔作為介質(zhì)研發(fā)了一種微型熱電發(fā)電器，其面積為16*30mm2,輸出電壓3達到250mV。美國和日本是目前國際上對熱電材料與工程研究投入最多的國家。美國的研究主要側(cè)重于軍事、航天、理論和高科技方面日本的研究側(cè)重于廢熱利用，同時相應(yīng)地著力于耐高溫的陶瓷溫差電材料的研究在大尺寸的范圍，熱電發(fā)電裝置已經(jīng)取得實際的應(yīng)用。國內(nèi)研究現(xiàn)狀：熱電現(xiàn)象本身是可逆的,溫差發(fā)電和半導(dǎo)體致冷是熱電現(xiàn)象的兩個方面,互相可逆?？赏粋€PN結(jié),若施加溫差則可用來發(fā)電,若對其通電,則可用于在一端致冷。國內(nèi)對半導(dǎo)體