发动机余热发电系统设计
船用柴油机余热利用发电系统使用计划方案(四)
船用柴油机余热利用发电系统使用计划方案一、实施背景随着全球对环境保护的重视和对能源的需求增加，船舶行业也面临着节能减排的压力。
船用柴油机在运行过程中会产生大量的余热，如果能够有效利用这些余热发电，不仅可以提高能源利用效率，还可以减少环境污染。
因此，开发船用柴油机余热利用发电系统具有重要的意义。
二、工作原理船用柴油机余热利用发电系统是通过收集柴油机排放的废热，并将其转化为电能。
具体工作原理如下：1.收集余热：安装余热收集装置，将柴油机排放的废热收集起来。
2.热交换：将收集到的废热通过热交换器与工作介质进行热交换，使工作介质的温度升高。
3.工作介质蒸汽化：将热交换后的工作介质加热至蒸汽化温度，使其转化为高温高压的蒸汽。
4.蒸汽驱动发电机：将蒸汽送入蒸汽发电机中，通过蒸汽驱动发电机转化为电能。
5.发电：将蒸汽发电机产生的电能输出，供船舶使用或者储存。
三、实施计划步骤1.系统设计：根据船舶的具体情况，设计船用柴油机余热利用发电系统的整体方案，包括余热收集装置、热交换器、工作介质选择、蒸汽发电机等。
2.装置安装：根据设计方案，将余热收集装置、热交换器和蒸汽发电机等装置安装在船舶上。
3.系统调试：对安装完成的系统进行调试，确保各个装置的正常工作。
4.运行监测：对系统的运行情况进行监测和记录，包括余热收集效率、发电效率等指标。
5.故障排除：及时处理系统运行中出现的故障，确保系统的稳定运行。
四、适用范围船用柴油机余热利用发电系统适用于各种船舶，包括商船、客船、货船等。
根据船舶的具体情况，可以进行相应的设计和改进，以适应不同的船舶需求。
五、创新要点1.废热收集装置的设计：设计高效的废热收集装置，提高余热收集效率。
2.热交换器的选择：选择高效的热交换器，提高热交换效率。
3.工作介质的选择：选择适合船舶的工作介质，提高发电效率。
4.蒸汽发电机的设计：设计高效的蒸汽发电机，提高发电效率。
六、预期效果1.提高能源利用效率：通过利用船用柴油机的余热发电，提高能源利用效率，减少能源浪费。
余热发电计划书
余热发电计划书1. 引言余热发电是将工业生产中产生的余热转化为电能的一种绿色能源利用方式。
通过余热发电，不仅可以减少对传统能源的依赖，还能够降低工业生产过程中的能源消耗和环境污染。
本计划书将针对某工业企业的余热发电进行规划和实施方案的制定。
2. 目标和意义余热发电计划的目标是利用工业生产过程中产生的余热，通过适当的技术转化为电能，用于满足企业自身的电力需求。
具体意义如下：•减少对传统能源的依赖：通过余热发电，可以减少企业对传统能源的消耗，降低能源成本，并减少对能源供应的压力。
•降低能耗和排放：将余热充分利用，能够降低工业生产过程中的能源消耗和环境排放，实现节能减排的目标。
•提升企业形象：积极推行绿色能源利用方式，将有助于提升企业形象，满足社会对企业环境责任的要求。
3. 技术选型针对余热发电，根据企业的实际情况和需求，选择适合的技术方案。
3.1 热电联产热电联产是指将热能和电能同时产生使用的一种技术。
通过余热发电可以将废气中的余热转化为电能，并利用废热进行供暖或其他用途，达到能源综合利用的目的。
3.2 循环流化床发电技术循环流化床发电技术是在燃烧过程中利用余热发电的一种技术方式。
它采用循环流化床锅炉，将废气中的余热进行回收，并转化为电能。
3.3 海水淡化与余热发电技术海水淡化与余热发电技术将工业过程中产生的余热用于海水淡化，通过蒸发冷凝过程产生的蒸汽驱动涡轮机发电，实现余热的充分利用。
4. 实施方案在实施余热发电计划时，应按照以下步骤进行：4.1 能源调研和分析对企业的能源消耗进行调研和分析，了解生产过程中产生的余热来源和特点，选定合适的余热发电技术方案。
4.2 技术选型和设备采购根据能源调研和分析的结果，选择合适的余热发电技术方案，并进行相应的设备采购和安装。
4.3 建设和试运行根据技术选型和设备采购的结果，进行余热发电项目的建设工作，并进行试运行，验证技术方案的可行性。
4.4 运维和管理建设和试运行完成后，进行系统的运维和管理工作，包括设备的巡检、保养和维修，以保证余热发电系统的正常运行。
发动机余热发电系统毕业设计
发动机余热发电系统毕业设计引言：随着能源短缺和环境污染问题日益突出，发动机余热发电系统成为了一种重要的能源回收利用技术。
该系统能够将发动机长时间运行产生的废热转化为电能，提高发动机的热效率，减少燃料消耗和环境污染。
本文将针对发动机余热发电系统进行毕业设计，研究其原理、设计及实施方案。
一、发动机余热发电系统的原理二、发动机余热发电系统的设计方案1.确定系统类型：根据发动机类型和应用场景，选择适当的发动机余热发电系统。
常见的系统类型包括有机朗肯循环发电系统、热交换循环发电系统等。
2.选定热回收装置：根据发动机排气温度和流量，选定合适的热回收装置。
常见的热回收装置包括热交换器、废气锅炉等。
3.设计工质循环系统：选择合适的工质，并设计相应的工质循环系统，包括膨胀机、冷凝器、再生器等。
4.确定排热系统：根据工质循环系统的工况要求，设计相应的排热系统。
排热系统可以利用冷却水、冷却风、空调循环等方式进行废热散热。
5.设计发电系统：根据工质循环的膨胀机输出功率要求，选定合适的发电机。
6.系统控制设计：设计相应的控制系统，实现对发动机余热发电系统的自动控制和监测。
三、发动机余热发电系统的实施方案1.多种发动机类型:发动机余热发电系统可以适用于各种发动机类型，包括汽油发动机、柴油发动机、船舶主机等。
2.应用领域广泛:发动机余热发电系统可以广泛应用于汽车、工程机械、船舶等领域，实现能源的高效利用。
3.流程建设完善:建立健全的发动机余热发电系统工程流程，包括热回收研究、工质循环系统设计、排热系统设计、发电系统设计和系统控制设计。
4.进行系统性能评估:根据发动机余热发电系统的实施方案，进行系统性能评估，包括热效率、发电功率、能源回收率等指标。
5.系统集成与优化:对发动机余热发电系统进行集成与优化，提高系统整体性能和经济效益。
结论：发动机余热发电系统是一种重要的能源回收利用技术，可以将发动机长时间运行中产生的废热转化为电能，提高发动机的热效率，减少燃料消耗和环境污染。
余热发电设计方案
余热发电设计方案第一篇：余热发电设计方案热控方案6.1 工程概况6.1.1工程概况本工程为新上1台120t/h高温高压煤气锅炉，1台25MW抽凝式汽轮发电机组。
6.2、热工自动化水平DCS的操作员站为机组主要的监视、控制中心，作为主要的人机接口。
另外机组还配有少量必要的仪表和控制设备，当DCS故障时，可通过以上设备实现紧急停机。
分散控制系统包括整个机组的数据采集和处理系统(DAS)、模拟量控制系统(MCS)、辅机顺序控制系统(SCS)、锅炉炉膛安全监控系统（FSSS）、汽机危急跳闸系统（ETS）等功能。
机组能在少量就地操作和巡检配合下在控制室内实现机组启动，并能在控制室实现机组的运行工况监视、调整、停机和事故处理。
6.3 热工自动化系统的配置与功能热工自动化系统设置分散控制系统（DCS）。
热工自动化系按功能分散和物理分散，信息集中管理的设计原则。
DCS由分散处理单元、数据通讯系统和人机接口组成。
DCS系统是全中文、模块式结构，易于组态，易于使用，易于扩展。
6.3.1分散控制系统（DCS）本工程锅炉、汽机、机组公用系统的监视、控制和保护将以分散控制系统（DCS）为主，辅以少量的其它控制系统完成。
6.3.1.1 DCS各系统的功能：a.数据采集系统（DAS）DAS是监视机组安全运行的主要手段，具有高度的可靠性和实时响应能力。
其主要功能包括：显示功能，包括操作显示、标准画面显示（如成组显示、棒状图显示、趋势显示、报警显示）、模拟图显示、系统显示、帮助显示等。
制表记录，包括定期记录、运行操作记录、事件顺序记录（SOE）、事故追忆记录、设备运行记录、跳闸一览记录等。
对所有输入信息进行处理，诸如标度、调制、检验、线性补偿、滤波、数字化处理及工程单位转换等。
历史数据存储和检索功能等。
性能计算功能，提供在线计算能力，计算发电机组及辅机的各种效率及性能参数等，计算值及中间计算值应有打印记录，并能在LCD 上显示。
汽车余热发电系统设计
１ 余热发电系统的理论计算
采用的发电片型号为 ＳＰ１８４８－２７１４５，内部结
构尺 寸 如 表 １，发 电 片 整 体 尺 寸 为 长 ４０ｍｍ，宽
４０ｍｍ，厚度为 ３．４ｍｍ，电偶臂对数为 １２７对，材料为
碲化铋（Ｂｉ２Ｔｅ３）。发 电 片 的 表 面 为 陶 瓷 封 装 结 构， 封装物为 ７０４硅胶。
表 ２ 试验参数
温差（℃） ２０ ４０ ６０ ８０
开路电压（Ｖ） ０．６ １．４ ２．０ ２．６
发电电流（ｍＡ） １６０ ３００ ４０６ ５０８
３ 余热温差发电装置安放位置与结构
３．１ 发电装置安放位置 温差发电装置最佳安装位置在发动机散热器之
后、发动机之前，如图 ２所示［８－１０］。在怠速的时候， 可以利用风扇进行强制散热，汽车行驶的时候利用 汽车自身带来的风速进行散热。
市场上，由于技术的限制，半导体温差发电领域 的运用还很狭窄，在汽车行业温差发电的使用较少， 仍然处于理论分析的阶段。本文在前人提出的利用 尾气热量进行温差发电的技术基础上，研究一种在 发动机冷却系统上的温差发电装置，充分利用发动 机在冷却系统 中 所 蕴 含 的 能 量 ［１－３］，提 高 燃 油 利 用 率，节约能源。
王博：汽车余热发电系统设计
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表、红外测温仪、负载电阻、稳压电路板、发电片、散 热片等仪器及设备，通过这些仪器可以测试温差发 电片在不同的温差下开路电压、发电电流等，从而分 析发电片的发电率和发电高效区。在试验中，将导 热性较好的铁质水缸表面作为模块热端，铜制散热 片作为模块冷端，在接触表面采用优质导热硅脂并 将其固定，通过万用表可以测量模块的电流、电压及 电阻，红外测温仪能够实时测量冷端和热端的温度。
第 ２１卷 第 ２期
船用柴油机余热利用发电系统使用计划方案(一)
船用柴油机余热利用发电系统使用计划方案一、实施背景：船用柴油机在工作过程中会产生大量的余热，如果这些余热不能有效利用，会造成能源的浪费。
因此，设计一种船用柴油机余热利用发电系统，可以将余热转化为电能，提高能源利用效率，减少能源消耗。
二、工作原理：船用柴油机余热利用发电系统主要由余热回收装置、发电装置和控制装置组成。
余热回收装置通过废气余热回收器和废水余热回收器，将柴油机产生的废气和废水中的余热收集起来。
收集到的余热通过换热器传递给工作介质，使其温度升高，然后通过膨胀机将工作介质的压力能转化为机械能。
机械能通过发电机转化为电能，供给船舶使用。
控制装置对整个系统进行监测和控制，确保系统的安全稳定运行。
三、实施计划步骤：1.需求分析：对船用柴油机的余热产生情况进行调研，确定余热利用发电系统的需求和目标。
2.设计方案：根据需求分析结果，设计船用柴油机余热利用发电系统的结构和工作原理。
3.采购设备：根据设计方案，采购所需的余热回收装置、发电装置和控制装置等设备。
4.安装调试：将采购的设备进行安装，并进行系统的调试和测试，确保系统能够正常运行。
5.运行维护：对系统进行定期的运行维护，保证系统的稳定运行和效果。
四、适用范围：船用柴油机余热利用发电系统适用于各类船舶，特别是长时间航行的大型船舶。
通过利用柴油机产生的废气和废水中的余热，可以为船舶提供稳定的电能供应，减少对外部电源的依赖。
五、创新要点：1.采用废气余热回收器和废水余热回收器，实现对柴油机废气和废水中的余热的回收利用。
2.通过膨胀机将工作介质的压力能转化为机械能，提高能源利用效率。
3.设计控制装置对系统进行监测和控制，确保系统的安全稳定运行。
六、预期效果：1.提高船用柴油机的能源利用效率，减少能源消耗。
2.减少船舶对外部电源的依赖，提高船舶的自主供电能力。
3.降低船舶的运营成本，提高经济效益。
七、达到收益：1.节约能源，减少能源消耗，降低船舶的运营成本。
瓦斯发电机组余热利用系统的设计与应用
瓦斯发电机组余热利用系统的设计与应用瓦斯发电机组排烟废气带走的热量占热效率的35%-45%，通过在机组排烟管道上安装针形管换热器可有效回收利用这一热量，提高瓦斯发电机组的热效率，本文通过计算，对整改系统进行了选型设计，可为类似单位提供参考。
标签：瓦斯发电余热利用选项计算目前，在高瓦斯及煤与瓦斯突出矿井中，均建立了煤层瓦斯抽采及综合利用设施。
瓦斯发电是目前最主流的综合利用项目。
但瓦斯发电机组所使用燃气发动机的有效热效率仅为30-40%，而冷却水与废气带走的热量高达45-65%。
综合利用这一能量可使瓦斯发电机组的有效热效率达70%以上，能起到较好的节能效果。
1 项目实施方案设计及选项安阳鑫龙煤业（集团）红岭煤业有限责任公司（下称“红岭矿”）共安装4台500GF1-3PW型燃气发电机组。
为充分利用资源，回收利用瓦斯发电机组余热，经过研究分析及多方论证，确定红岭矿瓦斯发电机组余热利用方案为：利用4台发电机组排出的尾气直接引入针形管换热器，利用排烟余热产生0.5MPa的蒸汽加热负荷。
1.1 余热利用系统流程1.2 发电机组排烟余热回收计算按每m3纯瓦斯可发电3KWh，空燃比15：1计算，500GF1-3PW机组正常工作发电功率为420kW时的总耗气量为：420/3×（15+1）=2240m3/h（常温体积）平均重量按1.25kg/m3计算，排烟总重：2240×1.25=2800kg/h排烟的比热容按烟道气体计算：可利用排烟余热为：（550-170）×0.27×2800=28.7万kcal/h则一台发电机组排烟余热可回收28.7万kcal/h。
可产生0.5MPa饱和蒸汽量为：287000×95%/（656-20）=429kg/h。
0.5MPa蒸汽饱和温度151℃，比焓为656kcal/kg；补给水按20℃计算，比焓为20kcal/kg。
经计算，每台发电机组排烟余热可回收利用28.7万kcal/h，产蒸汽量429kg/h。
一种配合汽车发动机的余热发电系统[发明专利]
![一种配合汽车发动机的余热发电系统[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/46830399f242336c1fb95e90.png)
专利名称：一种配合汽车发动机的余热发电系统专利类型：发明专利
发明人：段峻泽
申请号：CN201510564995.9
申请日：20150908
公开号：CN105134322A
公开日：
20151209
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种配合汽车发动机的余热发电系统，主要包括汽车发动机、连接发动机的冷却循环发电系统以及收集发电系统产生的电能的储能电池，所述的冷却循环发电系统包括与发动机连接并形成冷却液循环回路的循环管道和与动力转换装置连接的发电机，所述的循环管道的回路中设有引流泵、单向阀门以及用于储存冷却液的储液罐，同时设有温差发电装置以及蒸汽发电装置。
本发明通过蒸汽发电和温差发电相结合的方式，进一步增大余热利用率，在同等情况下相较于常用冷却系统可产生更多的电能，另外本发明的技术仅仅对发动机冷却系统外围部件进行改造，且改造程度不高，市场适用力强。
申请人：段峻泽
地址：516008 广东省惠州市惠城区中心街3号2栋601房
国籍：CN
代理机构：广州粤高专利商标代理有限公司
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WD615型发动机排气余热发电装置的设计的开题报告
WD615型发动机排气余热发电装置的设计的开题报告一、选题意义能源问题一直是各国面临的重要问题，发电是能源行业最核心的环节之一，现如今，燃油型机组在电力生产中的占比非常大。
针对这一情况，利用燃油发电机组的排气余热来发电，是一种很好的节能方式，能够大大提高燃油的利用效率。
因此，本设计选题目的是利用WD615型发动机排气余热，设计一种排气余热发电装置，以实现燃油的更加充分利用，为环保事业作出贡献。
二、任务要求1、了解WD615型发动机的工作原理和排气情况；2、设计一种基于WD615型发动机的排气余热发电装置；3、考虑装置的可行性、稳定性和经济性等因素；4、完成装置的实际制作和调试，并进行性能测试和评估。
三、工作内容1、调研WD615型发动机的排气特性，了解其排气温度、排气流量等参数；2、研究现有的排气余热发电装置，分析其优缺点，得出设计思路；3、确定排气余热发电装置的具体技术方案，包括传热方式、发电装置、转换器等技术细节；4、进行装置的3D造型设计和裸机调试，优化技术方案；5、进行工程制图和工艺分析，进行实际制作；6、进行性能测试，完成性能评估。
四、成果要求1、排气余热发电装置的具体设计方案及详细技术参数说明；2、装置的实际制作和调试过程记录及相关资料；3、性能测试数据及评估分析结果；4、排气余热发电装置的测试报告、设计报告和要点总结。
五、预算及工期本设计预算为5000元，工期为3个月。
六、参考文献1、扈秀贤. 烟气余热发电技术的发展现状与趋势[J]. 热力发电,2007,36(3):1-4.2、马彩霞. 建筑能源节约技术及应用[M]. 北京: 机械工业出版社,2006.3、李红霞. 农村生活热水燃气锅炉的节能改造[J]. 暖通空调,2012,42(6):171-175.4、王菲. 工业余热利用的技术手段及发展前景[J]. 能源科学与技术,2009,27(3):41-44.。
浅谈火电厂汽机排气余热发电设计
浅谈火电厂汽机排气余热发电设计摘要：通过对温差发电的原理、发电需要的材料、温差发电装置以及发电过程进行了介绍。
研究了火电厂汽机排气余热发电如何运用温差发电法进行设计，以及具体的设计开发步骤，不但能够有效地解决火电厂汽机排气余热问题，同时能提高电能的二次转化，因此应用前景广阔。
关键词：火电厂；汽机排气余热；发电设计如何提高能源的利用率是当今社会的热点话题，也是改善社会能源短缺问题的有效方式。
进行火电厂汽机排气余热回收再利用就是其中的一种能源高效回收利用的方法。
火电厂汽机排气带走了大量的热能，降低了火电厂的发电效率，排气余热也造成了严重的热污染，带来了严重的温室效应，不符合当代社会对于友好型环境的要求，因此对于火电厂汽机排气余热的再利用具有重大的社会意义。
本文通过研究温差发电技术在火电厂汽机排气余热中的运用，和对火电厂汽机排气余热发电进行优化设计，可大大提升余热转化为电能的效率，提高能源利用率。
一、温差发电概述1、温差发电原理。
温差发电原理起源于上世纪60年代，也是目前被广泛运用在各种余热发电设备的热电转换理论。
温差发电技术是通过某些能够利用温差进行发电的特殊材料实现热电转化的发电技术，温差发电过程类似于电子技术中的PN 结原理，温差发电的基本原理就是将两种相互匹配的P、N 型热电材料串联成闭合回路，一端提供热源，另一端给予冷却，这样两种热电材料就可以在Seebeck 效应作用下将热能转换成电能。
这种由P、N 型材料构成的微型单元叫做PN 节，单个PN 节的发电功率很低，实际应用中要把多个PN 节串并联，集成后的单元称为热电片。
通过两种特殊性能材料使用特殊的连接方式进行联接，使得连接后的材料能够对于热能进行传递。
在热传递过程中利用转换装置将热能转化为电能，并且储存起来送入电网。
在进行温差发电过程中，要实现热电转化要考虑两个方面的影响。
一方面是如何选取进行发电的材料。
不同的材料性能决定了温差发电过程中的转化效率以及过程中是否产生额外的能量损失，在具体的转化过程中传递性能是否良好；另一方面是如何对发电材料进行连接，不同的连接方式将会产生不同的回路，发电过程中线路中电能的消耗也是不同的。
燃气发动机热电联产的余热利用系统设计
小型热电 联产系统 或冷热电三 联供系统 ( CCHP ) 适用于宾馆、医院、办公大楼、商场以及体 育中心等公共建筑 [ 1~ 4] 。燃气发动机热电联产系统 ( Gas Eng ine CHP, 简称 GECH P )通过内燃机做功驱 动发电机发电, 并利用其余热。可利用的余热包括 烟气、缸套冷却水和润滑系统冷却水余热。燃气发
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张雪梅, 等: 燃气发动 机热电联产的余热利用系统设计
第 27卷 第 8期
时会自动切断, 避免发动机过冷运行。 » 余热热水循环泵的扬程 余热热水循环泵扬程应克服余热换热器、燃气
发动机换热器、烟气换热器及管道阻力, 3个换热器 的阻力由大到小为燃气发动机换热器、烟气换热器、 余热换热器。此外, 高温热水回路易产生气泡, 应在 管道最高处设置排气阀。
热水用途 卫生热水 卫生热水、供暖 卫生热水、供暖、吸收式制冷
余热热水进出口温度 /e 7 0、80 7 0、80 7 8、88
º 余热热水的水温控制 燃气发动机换热器的余热热水回水温度随用户
侧负荷变化, 负荷小时, 余热热水温度整体上升, 通 过冷却塔控制回水温度。负荷大时, 燃气发动机换 热器的余热热水回水温度降至设计温度以下, 由于 长时间低温运行易使燃气发动机磨损, 因此须进行 过冷运行控制, 温度下限为 50 e 。在燃气发动机与 燃气发动机换热器间设置温控阀, 在运行温度过低
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第 27卷 第 8期
煤气与热力
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高热电联产系统的综合效率, 这里只探讨制备卫生 热水的余热利用方案。全年卫生热水需求量大的用 户包括医院、宾馆等, 热电导入比例 ( 装机容量与用 户最大用电负荷之比 ) 低且规模相对较小的用户比 较适合采用该方案, 设计上应充分考虑设备造价的 控制。
燃气发电机组余热利用系统设计说明
燃气发电机组余热利用系统设计说明1. 余热利用原理燃气发电机组的尾气从机组内部排除的过程中携带有大量的热量，排气温度在550℃左右，利用针形管换热器回收机组排气中的热量，产生0.6MPa的蒸汽供用户使用。
2. 设计范围本工程余热利用系统设计范围包括：电站内从自来水箱进口到汽水分离器蒸汽出口法兰的整个余热回收系统的所有管线、附件及设备的设计选型和布置。
3. 余热计算1m3纯瓦斯热值为35.8MJ，500GFW发电机组热耗率为11MJ/kW·h，正常工作发电功率按500kW计算，单台机组瓦斯消耗量为：Q1=500×11/(35.8·a) (1) 式中：Q1—单台机组瓦斯消耗量（m3/h）；a —甲烷浓度（%），本工程用瓦斯甲烷浓度为20%；则单台机组瓦斯消耗量：Q1=768.2 m3/h空气流量为：Q2= 10·Q1·a (2) 式中：Q2—空气流量（Nm3/h）；a —甲烷浓度（%），本工程用瓦斯甲烷浓度为20%；则单台机组消耗空气量：Q2=1536.4 Nm3/h单台机组排出烟气质量为：Q= 0.7174×768.2×20%+[(768.2-768.2×20%)+1536.4] ×28.9/22.4=2885.3kg/h 排烟的比热容按烟道气体计算，排烟温度取550℃，（烟道气体的成分CO2 13%,H2 0.11%,N2 76%，在100 ~600℃的平均定压比热容为1.13kJ/kg·℃），经余热回收后的排烟温度约为170℃。
每台机组可利用排烟余热为(550-170)×1.134×2885.3=1.2433×106kJ/h。
0.6MPa饱和蒸汽温度158.8℃，比焓为2751.69kJ/ kg；补给水20℃计算,比焓为84kJ/kg。
每台机组可产生0.6MPa饱和蒸汽量为1.2433×106×95%÷（2751.69-84）=442.76 kg/h由上可知，每台发电机组排烟余热可回收1.2433×106kJ/h，产0.6MPa蒸汽442.76 kg/h。
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摘要随着微机电系统（MEMS）的快速发展，为MEMS 提供电能的微小型功率器件（POWER MEMS）逐步得到了广泛的研制。
微小型热电电源是其中得到发展的研究课题。
本文提出了发动机余热发电系统设计方案，它是在发电器两端施加强制温差并利用热电效应将热能转换为电能的一种器件，它包括冷源、热源和微小型热电发电器三险要部件，具有寿命长、可靠性高、无污染、安静无噪声和无可动部件等优点。
本文结合热电堆式热电发电器的理论模型，考虑到汤姆孙效应的影响，建立了发动机余热发电系统的模型。
关键词：关键词1：设计; 关键词2：分析; 关键词3：结构; 关键词4：尺寸; 关键词5：组合AbstractThe widely use of MEMS prompted the extensive research of Power MEMS．Micro (small) thermoelectric generation device is one of the research programs for Power MEMS.In the paper, the design of system for waste thermal of generator was put forward, and the theory of which is put temperature in difference actively to two sides of the micro (small) thermoelectric generator. The device includes mainly three parts such as heat source, sink source and micro (small) thermoelectric generator etc, which has merits of quiet, long life-span for use, no pollution and having no movable components etc.Combined with perfect model of common thermoelectric generator, generator were built up based on such factors as the effect of Thomson effect ，then the design of system for waste thermal of generator were optimized.Key word: 1. design 2. analyze 3. configuration 4. size bination目录中文摘要英文摘要第1章绪论 (1)1.1 课题研究的背景 (1)1.2 课题研究的意义 (2)1.3 国内外余热发电的研究现状 (2)第2章余热发电系统的原理与理论设计 (4)2.1余热发电系统的原理 (4)2.1.1 余热发电器的原理 (4)2.1.2塞贝克效应 (4)2.1.3 帕尔帖效应 (5)2.1.4 汤姆逊效应 (6)2.2余热发电器的理论模型 (7)2.3余热发电系统的理论计算 (7)2.3.1 余热发电系统温度梯度的计算 (7)2.3.2 单个电偶臂的功率计算和效率计算 (9)2.3.3 余热发电系统的功率与效率的理论计算 (11)第3章余热发电系统的设计 (13)3.1热电发生器结构分析 (13)3.2.1 美国普林斯顿大学研究的方案 (13)3.2.2 美国普林斯顿大学研究的方案 (15)3.2.3 热电堆式热电发电器 (16)3.2余热电发电器模块的设计 (17)3.2.1通气管道的结构设计 (19)3.2.2通水管道的结构设计 (20)3.2.3余热发电器的设计 (22)3.2.4 余热发电器的结构制作 (26)3.2.5 余热发电器的工艺设计 (28)3.3余热发电器模块的固定框架设计 (30)3.4余热发电器模块和固定框架装配 (32)3.5余热发电器模块之间的连接部件 (32)第4章总结 (34)参考文献 (35)附录 (37)致谢 (38)第1章绪论1.1 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21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、环境友好性社会等一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(2004330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一。
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一块，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，2005年汽车保有量达3300万台，预计2010年将超过7000万台。
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34％～38％（柴油机）或25％～28％（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30％～45％。
这一方面造成了较大的能源浪费，另一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，造成一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，河水水温上升给一些致病微生物造成一个人工温床，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。
近一个世纪以来，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，一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20到60倍。
由此可见，不论哪个国家哪一个时期，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，还必须重视能源这一重要的物质基础。
因此，能源是我国更好地进行社发济的关键。
一方面要增加能源的采集，另一方面还要注重提高能源的利用率。
1.2课题研究的意义节能与环保是21 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：一方面不仅提高了对能源的利用率，节约了能源，另外一方面也减少了对大自然的热污染，保护了环境。
1.3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Princeton 大学、南加州大学和Michigan 大学。
美国USC 空气动力实验室于2000 年推出微型热电发电机（MicroFire），德国Dresden 科技大学，利用铜箔作为介质研发了一种微型热电发电器，其面积为16*30mm^2,输出电压达到250mV。
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。
可同一个PN 结, 若施加温差则可用来发电,若对其通电, 则可用于在一端致冷。
国内对半导体致冷现象和应用研究具有一定水平, 目前已有商品器件和设备出售, 但对温差发电,则几乎是一片空白. 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, 相信我国在这一领域相对落后的面貌将逐渐改观.第2章余热发电系统的原理与理论设计2.1余热发电系统的原理2.1.1 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(Seebeck)效应，帕尔帖(Peltier)效应和汤姆逊(Thomson)效应。
这三个效应通过开尔文(Kelvin)关系式联系在一起。
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 2－1 热电转换工作原理2.1.2 塞贝克效应1821 年法国物理学家T.J.Seebeck 在考察 Bi-Cu 与Bi-Te 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Seebeck 效应如图所示图2-2 赛贝克效应图不同导体材料,a.b 两端节点存在温差⊿T 时，便会产生Seebeck 电势⊿V，定义Seebeck 电势率αab=V/T,当⊿T→0 时,写成:αab = dV/Dt （2－1）αab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/一般规定在低温是a 到b,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。