（优秀毕业设计）发动机余热发电系统毕业设计CAD图纸全套资料

两层衬底为发电器的冷端和热端中间夹着连接在起的热电偶。

其原理是根据塞贝克效应，当发电器热端和冷端存在温差时，会在回路中产生电流。

他们摈弃了体技术，而采用了厚膜合金材料，在保持热电臂截面积与长度之比不变的条件下，缩小热电臂，提高了热电功率单位体积内的密度。

同时，个微热电发电器件连接数万个热电偶，以在低温差下获得伏特级的高电压，此微热电发电器件的另特点是，其制造工艺结合了电化学淀积和集成电路的刻蚀工艺。

实际的测试器件由个热电偶连成，热电臂的长度为，直径为，在.温差下，可以以.的电压提供的功率。

实验结果表明，以上方法完全可以用于微系统，为其提供微型电源。

目前，正在研究用型和型，纳米线代替厚膜合金，便用类似的方法实现更小尺寸的半导体电偶臂。

的微热电发生器件虽然能达到很高的功率密度值，但是些应用场合却需要更低的微瓦级功率，如小型传感器和放大器线路的供电。

另外这种结构固有的缺点就是，热电偶臂之间的金属导流层不容易制造。

当然发电器的结构还有很多，如自停止多晶硅金属结构微热电发电器等等，但是就我们目前的选取的几种经过上述分析比较得出的结果是微卷式热电转换发动机，余热，发电，系统，设计，毕业设计，全套，图纸中文摘要英文摘要第章绪论.课题研究的背景.课题研究的意义.国内外余热发电的研究现状第章余热发电系统的原理与理论设计.余热发电系统的原理余热发电器的原理塞贝克效应帕尔帖效应汤姆逊效应.余热发电器的理论模型.余热发电系统的理论计算余热发电系统温度梯度的计算单个电偶臂的功率计算和效率计算余热发电系统的功率与效率的理论计算第章余热发电系统的设计.热电发生器结构分析美国普林斯顿大学研究的方案美国普林斯顿大学研究的方案热电堆式热电发电器.余热电发电器模块的设计通气管道的结构设计通水管道的结构设计余热发电器的设计余热发电器的结构制作余热发电器的工艺设计.余热发电器模块的固定框架设计.余热发电器模块和固定框架装配.余热发电器模块之间的连接部件第章总结参考文献附录致谢第章绪论.课题研究的背景我国建设节约型社会的现状不容乐观，进入世纪以来，我国经济社会继续保持了快速发展的势头，取得了有目共睹的伟大成就，也遭遇前所未曾有过的资源约束和环境制约。

针对这些情况，中央适时地提出了建设资源节约型环境友好性社会等系列新的观念和决策。

节约型社会目的是通过“加快建设资源节约型社会，推动循环经济发展。

解决全面建设小康社会面临的资源约束和环境压力问题。

保障国民经济持续快速协调健康发展国办发号文件，强调在经济活动中节约资源和保护环境的同等重要性，要求经济效率和环境保护并驾齐驱。

要求人类发展生态经济，追求以节约资源能源和减少污染为前提的生念经济效率，要求人类在经济活动中实现经济与环境的协凋统。

目前，建没节约型社会多从节能技术绿色技术循环经济等方面展开，这有利于节约型社会建设的深入发展。

在现在这个飞速发展的社会中交通无疑是很重要的块，而汽车飞机船舶等交通运输工具又是不可或缺的，而发动机是汽车飞机船舶等交通运输工具的核心部件，其应用范围非常广泛。

随着人类社会的发展，发动机的数量急速增加。

以汽车为例，年汽车保有量达万台，预计年将超过万台。

与之相对应的是发动机数量的剧增和废热的大量排放。

调查研究表明，发动机燃料燃烧所发出的能量只有柴油机或汽油机被有效利用。

其它的能量被排放到发动机体外，仅由排气带走的热量就占进入发动机中的燃料所产生热量的。

这方面造成了较大的能源浪费，另方面使周边环境温度升高，带来了城市的热岛效应等不良影响。

热污染首当其冲的受害者是水生物，由于水温升高使水中溶解氧减少，水体处于缺氧状态，同时又使水生生物代谢率增高而需要更多的氧，造成些水生生物在热效力作用下发育受阻或死亡，从而影响环境和生态平衡。

此外，河水水温上升给些致病微生物造成个人工温床，使它们得以滋生泛滥，引起疾病流行，危害人类健康。

随着人口和耗能量的增长，城市排入大气的热量日益增多。

按照热力学定律，人类使用的全部能量终将转化为热，传入大气，逸向太空。

这样，使地面反射太阳热能的反射率增高，吸收太阳辐射热减少，沿地面空气的热减少，上升气流减弱，阻碍云雨形成，造成局部地区干旱，影响农作物生长。

近个世纪以来，地球大气中的二氧化碳不断增加，气候变暖，冰川积雪融化，使海水水位上升，些原本十分炎热的城市，变得更热。

造成热污染最根本的原因是能源未能被最有效最合理地利用。

在其它工程机械船舶飞机运输工具中，发动机对能量的利用效率也存在同样的效率低能源浪费等问题。

现代化国家的经济发展和能源有着密切的关系，在正常的情况下，经济发展与能源之间存在着正相关，也就是说，能源消费量越大，国民生产总值也越高。

反之，能源不足就会影响国民经济的发展，甚至会造成巨大的损失。

据分析，由于能源不足所引起的国民经济损失，约为能源本身价值的到倍。

由此可见，不论哪个国家哪个时期，若要加快发展国民经济，就必须保证能源消费量的相应增长。

目前，我国正处于改革开放的前期阶段，要尽快发展社会主义经济建设，除了其他的必要条件外，还必须重视能源这重要的物质基础。

因此，能源是我国更好地进行社发济的关键。

方面要增加能源的采集，另方面还要注重提高能源的利用率。

.课题研究的意义节能与环保是世纪人类面临的严重问题。

中国正处在持续发展的关键阶段，开发新能源和充分利用低品位能源废能源具有重大意义。

同时，通过节能可以节约大量燃料，对于降低我国在二氧化碳，二氧化硫和氮氧化物的排放都具有直接的影响。

我国在各种工业过程中存在大量的热能浪费现象，发展各种环境友好的节能技术，是十分重要的。

本课题的意义在于方面不仅提高了对能源的利用率，节约了能源，另外方面也减少了对大自然的热污染，保护了环境。

.国内外余热发电的研究现状目前在微小型热电发电器的研究方面，国外对微型热电发电机研究比较完善的有大学南加州大学和大学。

美国空气动力实验室于年推出微型热电发电机，德国科技大学，利用铜箔作为介质研发了种微型热电发电器，其面积为，输出电压达到。

美国和日本是目前国际上对热电材料与工程研究投入最多的国家。

美国的研究主要侧重于军事航天理论和高科技方面日本的研究侧重于废热利用，同时相应地着力于耐高温的陶瓷温差电材料的研究在大尺寸的范围，热电发电装置已经取得实际的应用。

国内研究现状热电现象本身是可逆的，温差发电和半导体致冷是热电现象的两个方面，互相可逆。

可同个结，若施加温差则可用来发电，若对其通电，则可用于在端致冷。

国内对半导体致冷现象和应用研究具有定水平，目前已有商品器件和设备出售，但对温差发电，则几乎是片空白.这主要是因为我国在军事高技术研究能力方面相对落后，未能刺激起足够的需求.随着国际学术交流的广泛开展，国内不少学者到国外接触了相关技术，相信我国在这领域相对落后的面貌将逐渐改观.第章余热发电系统的原理与理论设计.余热发电系统的原理余热发电器的原理余热发电器主要是利用热电材料的热电效应产生电流而工作的。

热电效应是电流引起的可逆热效应和温差引起的电效应的总称，它包括塞贝克效应，帕尔帖效应和汤姆逊效应。

这三个效应通过开尔文关系式联系在起。

这三个效应奠定了热力学热电理论发展的基础。

热电效应还伴随产生了其它效应焦耳热效应和傅立叶效应。

下面分别介绍热电发电器的基本理论。

图热电转换工作原理塞贝克效应年法国物理学家在考察与回路的电磁效应时发现了热电流他的实验表明，当由两种不同导体材科构成的闭合回路的两个节点温度不同时，回路中有热电流产生，这就是效应如图所示图赛贝克效应图不同导体材料，.两端节点存在温差⊿时，便会产生电势⊿，定义电势率，当⊿时，写成称为塞贝克系数，其符号取决于组成热电偶的材料本身及节点的温度般规定在低温是到，其值为正，他的大小取决于两节点的温度和金属导体的材料性质。

帕尔帖效应年，法国物理学家观察到当电流通过两个不同导体的节点时，在节点附近有温度变化当电流从方向流经回路的节点时，节点会变冷，而当电流反向的时候，结点温度会变热。

于年给出效应的本质特征。

效应显示出热电致冷的可能性。

效应表明，流经两种不同的导体组成的回路的结点的微小电流会产生可逆的热效应，在时间内其热量的大小与流过的电流成正比比例系数称为系数，也叫电势，是传输的电荷。

当电流由到，为正吸热反之则放热。

的大小与节点温度及热电偶组成材料有关。

效应产生的原因是位于节点两边材料中载流子浓度与能级不样，当电流通过节点时，为了维持能量和电荷守恒必须与环境交换能量。

汤姆逊效应年，发现当电流通过个单导体，且该导体中存在温度梯度，就会有可逆的热效应产生，称为效应，产生的热为热。

热与通过的电流，经历的时间成正比，假定温度梯度较小比例系数为汤姆逊系数。

符号规则与效应相同，当电流流向热端吸热。

三个热电系数可以通过开尔文关系式联系起来为绝对温度。

从上两项关系式可导出单材料的系数和系数的关系从该关系式看出，如果知道系数，就可以通过积分得到的单材料的系数。

可见，热电效应是热传导和电传导之间的种可逆的交叉耦合效应。

根据电导，热导的通常定义，可把这种热电偶合效应表示为矩阵表示形式为式中分别是电流，熵流和热流密度以及分别为电场强度温度差电导率系数热导率和温度。

式表明了材料存在温度差，则可以产生电流反之，式显示了电流可以在材料中产生热流。

.余热发电器的理论模型描述热电发电器热电转换性能的参数主要包括输出功率和热电转换效率。

对微小型热电发电机而言，还有质量体积比功率或称为输出能量密度等性能指标。

对普通尺寸热电发电器，般按照图这种对电偶臂简化模型进行分析计算。

理想模型主要包括导热覆盖基板导流层和电偶臂三部分。

当电偶臂两端存在温差时，结两种不同热电材料将产生塞贝克效应，故而在回路中产生电流。

图热发电器单对电偶臂理想结构.余热发电系统的理论计算余热发电系统温度梯度的计算图为理论的对电偶臂热电发电器结构。

对电偶臂热电发电器主要包括电绝缘导热覆盖片导流铜片和焊料层。

导热覆盖片为高导热率的绝缘片，冷热端的材料尺寸样，则可以得到三者的热导率分别为容易推得总的热导率为式中导热覆盖基板有效热导率导流片的有效热导率电偶臂有效热导率导热覆盖基板厚度导流片厚度电偶臂厚度导热覆盖基板的面积导流片的面积电偶臂面积导热覆盖基板导热率导流层导热率电偶臂导热率。

导热覆盖基板的材料是氧化铝陶瓷，有效热导率，这里设置导热系数依次递增.存在接触间隙导热覆盖基板厚度取导热覆盖基板的面积取导流片的材料是铜，有效热导率.查自传热学赵镇南高等教育出版社附录导流片厚度取导流片面积取电偶臂材料是，有效热导率.电偶臂厚度取.电偶臂面积取所以.傅立叶效应设热端温度启始为冷端温度为所以总总总.所以.单个电偶臂