鋁電解槽側(cè)壁散熱溫差發(fā)電裝置設計與仿真優(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都是工業(yè)節(jié)能領域一個十分重要的研究課題。本論文設計了面向鋁電解槽側(cè)壁散熱利用的溫差發(fā)電裝置，通過回收部分低品位散熱以達到節(jié)能降耗的目的。該裝置具有結(jié)構簡單、體積小、重量輕、運行壽命長、可靠性高、無噪聲、無機械運動部件、無污染等優(yōu)點，并且對熱源溫度要求低，因此，特別適合工業(yè)低品位熱源的回收利用，具有廣闊的實際應用前景。

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、導流片接觸熱阻與接觸電阻時，溫差發(fā)電器輸出功率、轉(zhuǎn)換效率與發(fā)電器兩端溫差的關系式，計算了此時半導體電偶臂兩端的溫差值。通過分析這些參數(shù)之間的關系，為優(yōu)化發(fā)電器輸出功率和效率奠定了基礎。
　　 (2)計算了輸出功率達到最大值時的匹配負載值，此時匹配負載不等于內(nèi)阻，而是略大于內(nèi)阻。這是由于負載電阻增大使回路中電流減小、電流的帕耳帖效應降低，導致溫差發(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)對溫差發(fā)電器進行了數(shù)值模擬與實驗研究，并與理論計算結(jié)果進行比較。輸出功率理論計算值、模擬值和實驗值吻合較好，反映了內(nèi)阻的變化及傳熱損失的忽略對結(jié)果影響不大；轉(zhuǎn)換效率計算值與模擬值吻合較好，但與實驗值在峰值后端相差較大，且理論計算值比實驗值偏大，主要是因為在計算過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，使得輸入功率計算值偏小。