鋁電解槽側(cè)壁散熱溫差發(fā)電裝置設(shè)計(jì)與仿真優(yōu)化.pdf

1、鋁電解槽是工業(yè)煉鋁的主要生產(chǎn)設(shè)備，能耗極高，目前噸鋁平均直流電耗在13000kWh以上，因此，降低鋁電解槽能耗一直以來(lái)都是工業(yè)節(jié)能領(lǐng)域一個(gè)十分重要的研究課題。本論文設(shè)計(jì)了面向鋁電解槽側(cè)壁散熱利用的溫差發(fā)電裝置，通過(guò)回收部分低品位散熱以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。該裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、運(yùn)行壽命長(zhǎng)、可靠性高、無(wú)噪聲、無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，并且對(duì)熱源溫度要求低，因此，特別適合工業(yè)低品位熱源的回收利用，具有廣闊的實(shí)際應(yīng)用前景。

2、r>　　 本文主要開展并完成了以下工作：
　　 (1)建立了考慮陶瓷片、導(dǎo)流片接觸熱阻與接觸電阻時(shí)，溫差發(fā)電器輸出功率、轉(zhuǎn)換效率與發(fā)電器兩端溫差的關(guān)系式，計(jì)算了此時(shí)半導(dǎo)體電偶臂兩端的溫差值。通過(guò)分析這些參數(shù)之間的關(guān)系，為優(yōu)化發(fā)電器輸出功率和效率奠定了基礎(chǔ)。
　　 (2)計(jì)算了輸出功率達(dá)到最大值時(shí)的匹配負(fù)載值，此時(shí)匹配負(fù)載不等于內(nèi)阻，而是略大于內(nèi)阻。這是由于負(fù)載電阻增大使回路中電流減小、電流的帕耳帖效應(yīng)降低，導(dǎo)致溫差發(fā)電

3、器中有效傳熱熱流增大，使整體溫差及其溫度梯度增加而造成的。
　　 (3)對(duì)溫差發(fā)電器進(jìn)行了數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究，并與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。輸出功率理論計(jì)算值、模擬值和實(shí)驗(yàn)值吻合較好，反映了內(nèi)阻的變化及傳熱損失的忽略對(duì)結(jié)果影響不大；轉(zhuǎn)換效率計(jì)算值與模擬值吻合較好，但與實(shí)驗(yàn)值在峰值后端相差較大，且理論計(jì)算值比實(shí)驗(yàn)值偏大，主要是因?yàn)樵谟?jì)算過(guò)程中忽略了不可逆熱損失及材料物性參數(shù)隨溫度變化引入的誤差，使得輸入功率計(jì)算值偏小。