孟凡凯
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陈林根
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孙丰瑞
工程热物理学报
用非平衡热力学与有限时间热力学相结合的方法,考虑装置内部的Seebeck效应、Peltier效应、焦耳热效应、傅立叶效应及装置与热源间传热损失,建立了牛顿传热规律下热电发电机驱动热电制冷机联合系统的有限时间热力学模型,得到装置制冷率和制冷系数的解析式.在装置热电单元总数和换热器总换热面积一定的条件下,优化热电单元和换热面积的分配,获得装置的最大制冷率和制冷系数,并着重分析了热电发电机高温热源温度和热电制冷机制冷空间温度对装置最优性能的影响.结果表明,优化可以有效地提高装置制冷率和制冷系数,增大装置极限制冷温差,拓宽装置工作范围.
关键词:
联合热电装置
,
热电发电机
,
热电制冷机
,
非平衡热力学
,
有限时间热力学
卢江雷
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王广龙
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孙连峰
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高凤岐
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余芳
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王钢
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王红培
功能材料
为解决微小型器件电源体积大、质量重、集成难等问题,利用碳纳米管薄膜材料的热电特性,设计了一种新型的薄膜式热电发电机,可将热气流直接转化为电能。建立了薄膜热电发电机物理模型,研究了热电发电理论和控制方程,对碳纳米管薄膜热电发电单元进行有限元仿真,分析了输出电压和输出功率的变化规律。提出了减小内阻的方法,为改进碳纳米管薄膜热电发电实验模型提供理论依据。利用浮动催化化学气相沉积法制备了导电性较好的透明碳纳米管薄膜,其热电特性与仿真结果一致。碳纳米管薄膜柔韧性较好,将多个发电单元串联连接,构建圆柱体、截顶圆锥体等多种薄膜式热电发电机结构,易与微光机电系统集成,具有广阔的应用前景和实用价值。
关键词:
碳纳米管薄膜
,
热电发电机
,
热电耦合
,
有限元
,
热气流
