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《车用内置式温差发电器换热性能的数值模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第26卷,总第151期《节能技术》Vol126,Sum1No11512008年9月,第5期ENERGYCONSERVATIONTECHNOLOGYSep12008,No15车用内置式温差发电器换热性能的数值模拟于广,黄维军,余流,张征(华南理工大学机械与汽车工程学院,广东广州510640)摘要:本文针对提出的一种内置高强度温差发电器的结构,采用FLUENT软件对其对流换热系数、速度模量、径向速度进行分析,并和平板式温差发电器进行对比。结果表明提出的新结构在壁面换热方面优于平板式温差发电器,在节能应用中有很大潜力。关键词:
2、温差发电器;换热性能;FLUENT中图分类号:TN377文献标识码:A文章编号:1002-6339(2008)05-0436-03NumericalSimulationofHeatTransferCharacteristicsforInternalThermoelectricGeneratorUsedinVehiclesYUGuang,HUANGWei-jun,YULiu,ZHANGZheng(SchoolofMechanical&AutomotiveEngineering,SouthChinaUniversityofT
3、echnology,Guangzhou510640,China)Abstract:Thispaperproposesanewstructureofhigh-intensityinternalthermoelectricgenerator,makesre2searchonitsheattransfercoefficient,velocitymagnitude,andradialvelocitybyusingFluent,andcompareswithplatethermoelectricgenerator1Theresul
4、tshowsthatthisnewstructureissuperiortoplatethermoelectricgenerator,andthisstructureoffersthepotentialforenergyconservationapplications1Keywords:thermoelectricgenerator;heattransfercharacteristic;FLUENT电堆的两侧分别接触热源和冷源,以此形成温差。0引言温差发电器是一种直接把热能转化为电能的功能器件。20世纪70年代以来,国内
5、外学者提出采用温差发电器将发动机排气中的热能转化为电能,很多企业和科研单位都在从事温差发电器的结构设计。最有代表性的就是美国Hi-Z公司开发出的图1热电模块布置示意图HZ热电模块,该模块已经在实践中得到应用。温差1-热电模块2-矩形通道发电器在热电转换工程中具有结构简单、无需运动〔2〕该结构的缺点是:(1)传热方式不合理,高温部件、无污染、寿命长等优点,在低品位热源的利用端采用壁面导热的方式与热流进行能量交换,低温方面有很重要的实用价值。目前,车用温差发电器的基本结构〔1〕如图1所端也是以壁面导热的方式冷却,导热系数小,
6、冷却效果差,热电偶仅获得了部分排气流与壁面之间的换示,采用平板热电堆,平铺在矩形通道的外表面,热热量,其余能量未得到利用就排出去;(2)通道结构收稿日期2008-07-23修订稿日期2008-08-15不合理,由PbTe材料组成的HZ-14热电模块,为了作者简介:于广(1983～),男,硕士研究生。·436·22获得1000W的电能,温差发电器就需要01283m的5Vy5Vy5Vy5p5Vy+Vx+Vy=fy-+ν(2+表面积。(3)电极结构不合理,热电偶臂长一般不超5t5x5yρ5y5x2过10mm,由于它的厚度小,故
7、对它的绝热性能要求5Vyν5)+(divV)235y比较高;热电偶的表面积大,集成的数量就不可能5y多,转换效率就难以提高。换热方程为车用温差发电器的要求之一是具有高强度(高h(T5T)w-Tf)=-λ(w5n密度、大功率)指标,这不但要求热电材料具有大的式中V———速度;“优值”,而且要求发电器具有合理的结构。当前,热p———压强;电材料的优值尚未有大的突破,于是设计高效的发λ———导热系数;电器结构,充分利用排气中的能量、提高传热热流密ρ———空气的密度;度和转换电流密度就显得尤为重要。h———换热系数;1内置式温差
8、发电器的结构v———运动黏度。采用大型流体有限元分析软件FLUENT中的鉴于平板式热电模块的缺点,我们提出了一种FLUENT5/6求解器对上面几个方程进行求解。模型新型的发电器结构,其整体结构如图2所示。其热的边界条件为发电器的固体壁面及进出口的压力、电偶直接插入管内与高温气流进行对流换热,可以温度。假设流体与壁面无
