CN105807171A - 一种工业余热热电转化效率的模拟检测系统及检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种工业余热热电转化效率的模拟检测系统及检测方法,属于热电转化检测技术领域。本发明的一种工业余热热电转化效率的模拟检测系统,包括热辐射模块、热电转化模块和功率检测模块,所述的热辐射模块模拟高温热源,用于向外部辐射散发热量;所述热电转化模块通过支撑架设置在热辐射模块上方,热电转化模块中设置有温差发电组件,该温差发电组件把从热辐射模块吸收的热能转化为电能;所述功率检测模块与热电转化模块电连接,用于检测发电功率。本发明通过模拟工业生产系统进行热电转化效率检测,对工业热电转化装置的安装具有重要的指导意义。

Description

一种工业余热热电转化效率的模拟检测系统及检测方法
技术领域
本发明涉及热电转化检测技术领域,更具体地说,涉及一种工业余热热电转化效率的模拟检测系统及检测方法。
背景技术
随着社会现代化的迅速发展,能源紧缺及CO2排放问题变得更加严峻,甚至成为限制地区发展的瓶颈。因此,寻求高效率、无污染的能源二次利用及能量回收转换的方法成为解决当今能源科学问题的有效途径。我国是世界能源消耗大国,日趋紧缺的能源供应和CO2排放严重地制约着我国经济发展。因此,迫切需要发展新型的能源利用技术以节约能源和提高效率。钢铁行业是两大能源密集型行业之一,在其生产过程中产生了大量的辐射热,约占热损失的10-25%,甚至更多。这不仅造成能源的浪费,同时也带来了环境污染和安全问题。由于钢铁行业工艺工序的复杂性,目前对其高温辐射热进行回收利用很少。温差发电技术在工业辐射余热温差发电系统具有重要的应用前景。
在连铸过程中,目前国内除大型钢企连铸连轧外,大部分钢企尚未对连铸钢胚进行热回收,高温余热直接释放到空气中;由于这部分热量较大,以四机四流150×150方坯连铸为例,小时热负荷达9000kW左右,这样不仅造成了极大的能源浪费,而且使得连铸机周围的工作环境恶化,影响了工人的健康。为了进一步进行余热回收,行业内开始考虑如何对钢坯余热进行转化,而让连铸钢坯的大量的烟气、蒸汽预热可以被大量回收,传统的方式多是利用水循环进行热交换,但是这种交换方式自身也导致大量的能量损失,转化效率低。将高温余热温差发电,并且精确的测试热辐射的利用率以及发电效率关系则显得至关重要。
如中国专利号:ZL2014201159186,授权公告日:2014年7月16日,发明创造名称为:连铸热回收装置,该申请案公开了一种连铸热回收装置,包括两根并列的下集管,所述两根下集管之间的上方同向设置有一根上集管,所述两根下集管的侧壁分别通过两排纵向连管与上集管的侧壁连接形成罩形结构,所述两排连管分别形成了罩形结构的两侧壁,所述连管的上端与上集管相连通,所述连管的下端与相应的下集管相连通,所述两根下集管分别与两根进水管相连通。该连铸热回收装置通过连管内的冷水对连铸钢坯进行余热回收,冷水受热后蒸
如专利申请号:201480017655.8,申请日:2014年3月27日,发明创造名称为:热电发电装置及热电发电方法。该申请公开了一种热点发电装置与钢材的对置设置,并且根据发电单元的输出进行设置,由此能够得到具备热电发电单元的热电发电装置,在热源流动的连续铸造生产线或板连铸生产线中,该热电发电单元将放出状态变动的热能转化为电能并进行回收。
以上的专利内容均涉及对钢坯热辐射余热利用问题,但在实施前,很难确定在实际应用中是否有较大的能量转化率,贸然实施将会浪费较大的人力、财力,工业设备现场由于种种限制条件难以直接测量。为了提高辐射预热的有效利用,特别是对钢坯热电直接转化的有效设计,需要对高温辐射余热的热电转化效率进行测量,但目前尚没有关于对钢坯高温辐射余热热电转化效率的检测方法。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有技术无法直接对钢坯高温辐射余热热电转化效率进行检测的不足,提供了一种工业余热热电转化效率的模拟检测系统及检测方法,本发明通过模拟工业生产系统进行热电转化效率检测,对工业热电转化装置的安装具有重要的指导意义。
2.技术方案
为达到上述目的,本发明提供的技术方案为:
本发明的一种工业余热热电转化效率的模拟检测系统,包括热辐射模块、热电转化模块和功率检测模块,所述的热辐射模块模拟高温热源,用于向外部辐射散发热量;所述热电转化模块通过支撑架设置在热辐射模块上方,热电转化模块中设置有温差发电组件,该温差发电组件把从热辐射模块吸收的热能转化为电能;所述功率检测模块与热电转化模块电连接,用于检测发电功率。
作为本发明更进一步的改进,所述的热辐射模块包括高温电阻炉和热量辐射板,在高温电阻炉上设置有功率调节旋钮;所述热量辐射板放置在高温电阻炉上方,高温电阻炉产生的热量通过该热量辐射板向外部辐射。
作为本发明更进一步的改进,所述支撑架主要由支架底座、支柱和支架横梁组成,通过支架底座和支柱使两条平行设置的支架横梁被水平固定。
作为本发明更进一步的改进,所述热电转化模块包括导热板、温差发电组件和水冷箱,所述导热板设置在温差发电组件下部,并在温差发电组件与导热板之间设置高温热电偶;所述水冷箱设置在温差发电组件上部,在温差发电组件与水冷箱之间设置有低温热电偶。
作为本发明更进一步的改进,所述功率检测模块包括功率记录仪,该功率记录仪与温差发电组件电连接,用于温差发电组件的功率检测。
作为本发明更进一步的改进,所述支柱为伸缩杆,通过改变支柱的长度调整热电转化模块与热辐射模块间的距离。
作为本发明更进一步的改进,所述支柱上设置有滑槽,支架横梁的端部设置有凸块,该凸块与滑槽配合使支架横梁顺着支柱方向滑动,并通过锁紧螺钉把支架横梁固定。
作为本发明更进一步的改进,所述温差发电组件与导热板及水冷箱的接触面填充有导热硅脂。
一种工业余热热电转化效率的模拟检测方法,使用热电转化效率的模拟检测系统进行检测,其过程为:
步骤一、设定热量辐射板与导热板之间距离,根据实际需要,设定热量辐射板形状,并启动高温电阻炉对热量辐射板进行预热;
步骤二、当热量辐射板温度达到要求温度后,功率记录仪记录发电功率P;高温热电偶检测温差发电组件的热端面温度,低温热电偶检测温差发电组件的冷端面温度;
步骤三、根据温差发电组件与导热板的面积比,以及步骤二中测得数据,计算出接收的总功率P
步骤四、计算热电转化效率,其值为:η=P/P
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案,与现有技术相比,具有如下有益效果:
(1)本发明的一种工业余热热电转化效率的模拟检测系统,设置有热辐射模块、热电转化模块和功率检测模块,热辐射模块用于模拟热源产生热量,热电转化模块把吸收的热量转化为电能,同时通过功率检测模块检测实际产生的功率,通过理论计算得到吸收的热量,实际功率与理论计算功率相比较得到热电转化效率,较为具体精确得给出了温差发电在高温余热工业的发电利用数据,可有效指导工业热电转化装置的安装使用;
(2)本发明的一种工业余热热电转化效率的模拟检测系统,支柱采用伸缩杆结构,可调整热电转化模块与热辐射模块间的距离,便于研究不同间距时的热电转化效率;进一步的,两个支架横梁的高度可通过锁紧螺钉进行调整,使导热板具有一定倾斜度,有助于模拟检测不同区域处的发电效率,应用广泛;
(3)本发明的一种工业余热热电转化效率的模拟检测方法,用功率记录仪检测实际功率,再理论计算得到吸收的热辐射量,利用两者比值得到转化效率,使复杂的工业环境集成于模拟检测系统,原理简单,便于试验研究。
附图说明
图1为本发明热电转化效率的模拟检测系统的结构示意图;
图2为本发明中带有翅片的水冷箱的结构示意图;
图3为本发明中模拟棒材热辐射特点的原理示意图。
示意图中的标号说明:1、高温电阻炉;2、热量辐射板;3、支架底座;4、支柱;401、锁紧螺钉;5、支架横梁;6、导热板;7、温差发电组件;8、水冷箱;9、输水管;10、功率记录仪;11、连接线;12、温度显示器。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容,结合附图和实施例对本发明作详细描述。
实施例1
结合图1,本实施例的一种工业余热热电转化效率的模拟检测系统,包括热辐射模块、热电转化模块和功率检测模块,所述的热辐射模块模拟高温热源,用于向外部辐射散发热量;所述热电转化模块通过支撑架设置在热辐射模块上方,热电转化模块中设置有温差发电组件7,该温差发电组件7把从热辐射模块吸收的热能转化为电能;所述功率检测模块与热电转化模块电连接,用于检测发电功率。
进一步地,热辐射模块主要由高温电阻炉1和热量辐射板2组成,在高温电阻炉1上设置有功率调节旋钮;所述热量辐射板2放置在高温电阻炉1上方,高温电阻炉1产生的热量通过该热量辐射板2向外部辐射。
工业钢铁冶炼过程中,钢坯具有较高的温度,本发明的主要目的在于通过模拟试验得到如何高效吸收转化钢坯散发的热量。利用高温电阻炉1来模拟热源,该热源可以直接作为热量辐射点进行实验模拟,而不需要热量辐射板2。但是该实验难以充分演示出钢坯的散热特性,与实际生产会产生较大的偏差,因而需要配合使用热量辐射板2来获得更精确的检测数据。对于平板型热源,可以把热量辐射板2设置为平板结构,并采用钢铁材质模拟钢坯生产;也可根据具体实际情况,把热量辐射板2设置为其他结构或材料。
为了便于得到不同的热源温度,在高温电阻炉1上设置有功率调节旋钮,方便调节所产生的热量。
进一步地,热电转化模块包括导热板6、温差发电组件7和水冷箱8,导热板6设置在温差发电组件7下部,该导热板6用于吸收热量,吸收热量的同时自身温度升高。在温差发电组件7与导热板6之间设置高温热电偶,通过高温热电偶检测实时温度。该高温热电偶通过连接线11与温度显示器12电连接,把检测的温度显示出来。
在温差发电组件7上部设置水冷箱8,水冷箱8上设置有两根输水管9,输水管9用于冷水循环。通过水冷箱8向温差发电组件7传递低温,使温差发电组件7的冷端面具有较低的温度,增加温差发电组件7的热端与冷端的温度差,提高发电效率。同样地,在温差发电组件7与水冷箱8之间设置有低温热电偶,该低温热电偶通过连接线11与温度显示器12电连接,通过温度显示器12可实时检测温差发电组件7冷端的温度。
功率检测模块包括功率记录仪10,该功率记录仪10与温差发电组件7电连接,用于温差发电组件7的功率检测。当模拟检测系统工作稳定后,功率记录仪10以及温差发电组件7两侧的温度会在一定范围内波动,整体区域稳定状态,此时的发电效率即为正常工作时的发电效率。
为了避免高温影响,热电转化模块中的连接线可用钢玉管覆盖,使连接线从钢玉管中穿过,从而延长检测系统的使用寿命。
实施例2
本实施例的一种工业余热热电转化效率的模拟检测系统,其基本结构与实施例1相同,并做了进一步改进:支撑架主要由支架底座3、支柱4和支架横梁5组成,通过支架底座3和支柱4使两条平行设置的支架横梁5被水平固定。高温电阻炉1两侧对置支架底座3,该支架底座3为杆状或板条装,在支架底座3上竖直设置两条支柱4,高温电阻炉1两侧相对的支柱4之间通过支架横梁5连接,导热板6放置在支架横梁5上。为了更稳定的固定导热板6,该支架横梁5可设置为三角铁状或者槽状,方便导热板6的放置及位置调整。
实施例3
本实施例的一种工业余热热电转化效率的模拟检测系统,其基本结构与实施例2相同,并做了进一步改进:支柱4为伸缩杆,通过改变支柱4的长度调整热电转化模块与热辐射模块间的距离。
对于温差发电组件而言,温差越大其发电效率越高,但在进行模拟时如何得到最大的温差是一大难题。如果是让导热板6靠近热源,那么温差发电组件7的高温端温度增加,与此同时,水冷箱8由于靠近了热源,其内部温度必然会上升,容易导致温差不但没有增加,反而有一定的减小;如果导热板6远离热源,那么温差发电组件7的冷端温度变化较小,而热端温度会明显减低,同样会导致温差变小。因此,工业应用中,设定热电转化装置合适的高度也是提高发电效率的重要措施。
为了使温差发电组件7能够充分接收到两侧导热板6和水冷箱8的温度,温差发电组件7与导热板6及水冷箱8的接触面填充有导热硅脂。通过导热硅脂能高效的传递温度,减少间隙处的热量损失,是热电偶能够更准确的反应温度的变化。
如图2所示,进一步地,为了增大温差,可以在水冷箱8内部间隔设置翅片,且翅片设置在靠近温差发电组件7的一侧。该翅片为薄板状,输水管设置在水冷箱8的两端,水流方向与翅片长度方向相同,通过翅片能够更大效率的在温差发电组件7与水冷箱8之间进行热交换。
实施例4
本实施例的一种工业余热热电转化效率的模拟检测系统,其基本结构与实施例3相同,并做了进一步改进:支柱4上设置有滑槽,支架横梁5的端部设置有凸块,该凸块与滑槽配合使支架横梁5顺着支柱4方向滑动,并通过锁紧螺钉401把支架横梁5固定。由于具有滑槽,那么可以分别调节支架横梁5的高度,由此来调节导热板6与热量辐射板2之间的距离。
此外,还可以调节两侧支架横梁5的高度不同,使导热板6具有一定的倾斜度,因为在工业应用中布置热电转化模块时,为了最大化的吸收辐射热量,可能会在钢坯的边缘处倾斜设置热电转化装置,而通过锁紧螺钉401把两根支架横梁5分别固定在不同的高度,即可实现这一目的,有助于模拟检测不同区域处的发电效率,应用广泛。
本发明中的热量辐射板2可以根据检测需要设计为圆形或方形的板料结构;如果是要模拟棒材的热辐射实验,可以把热量辐射板2设计成半圆形的棒材结构,并且圆弧面在上部,使其能够接近于棒材的热辐射特点。
在进行棒材的模拟检测时,其辐射的等温线为圆弧分布,如图3所示,其中的a为类似导热板的功能的受热板的第一位置,受热板下部距离钢材较近,温度较高,而上部距离热源较远,温度较低,导致温差发电组件受热不均,发电效率低,需要进行调整;b为通过角度调整所获得的位置,整体分布在同一温度梯度范围左右,温度分布较为均匀;c为通过高度调整获得的位置,可明显看出受热板的两端跨越了三个温度梯度,受热不均,严重影响温差发电组件的发电效率及其使用寿命。为了更大效率的获得转化率,充分利用温差发电片的特点,需要通过理论计算集合模拟结果获得最优的实施方案。
本发明的一种工业余热热电转化效率的模拟检测方法,使用上述的模拟检测系统进行检测,其步骤为:
步骤一、设定热量辐射板2与导热板6之间距离,根据实际需要,设定热量辐射板2形状,并启动高温电阻炉1对热量辐射板2进行预热;
步骤二、当热量辐射板2温度达到要求温度后,功率记录仪10记录发电功率P;高温热电偶检测温差发电组件7的热端面温度,低温热电偶检测温差发电组件7的冷端面温度;
步骤三、根据温差发电组件7与导热板6的面积比,以及步骤二中测得数据,计算出接收的总功率P
步骤四、计算热电转化效率,其值为:η=P/P
根据该计算方法,将其应用到具体使用中,结合实验实例进行说明。
实施例5
为了便于实验测量,可以将热量辐射板2设置为圆形钢板,半径为0.14m,导热板6为半径0.06m的铜板,该铜板表面光滑,热吸收率为0.8,热发射率为0.05,且导热板6与热量辐射板2平行设置,两者间的距离为4cm。温差发电组件7的总面积为0.0064㎡。
检测时,启动高温电阻炉1,对热量辐射板2预热20分钟,使用外部的红外测温仪检测钢板温度达800K,高温热电偶测得温差发电组件7的高温端温度为400K;低温热电偶测得温差发电组件7的冷端温度是340K,温差达到60K,功率记录仪10测得发电功率P为4.416W。
计算热吸收量,根据传热学斯特潘-波尔兹曼定律进行计算,其公式为:E=A·δ·ε·T4
其中,E为辐射的热量;δ为辐射系数,δ=5.67×10-8W/㎡×K4
A为辐射板面积,ε为发射率;
可计算出热源辐射量是
E=3.1415926×0.142×5.67×84×0.8=1144W;
其中热量辐射板(2)的有效面积为3.1415926×0.142=0.062m2,钢板的发射率为0.8。
导热板(6)接收的辐射热等于发射的辐射热乘以角系数,根据角系数的公式
X1,2=0.5×{S-[S2-4(r2/r1)2]1/2}
其中,
R1=r1/L;R2=r2/L
r1为热量辐射板的半径;r2为导热板的半径;L为导热板与热量辐射板之间的距离。计算得到角系数为0.91;
进而,导热板6作为吸收面所吸收的热辐射量为:
0.91·E=0.91×1144=1041W;
进而算得接收的总功率为:
从而计算转化效率为:
实施例6
该检测实例的主要方案与检测实例1相同,其不同之处在于:热发射率为0.05,且导热板6与热量辐射板2平行设置,两者间的距离为3cm。
检测时,启动高温电阻炉1,对热量辐射板2预热20分钟,使用外部的红外测温仪检测钢板温度达800K,高温热电偶测得温差发电组件7的高温端温度为420K;低温热电偶测得温差发电组件7的冷端温度是345K,温差达到75K,功率记录仪10测得发电功率P为6.12W。
计算热吸收量,根据传热学斯特潘-波尔兹曼定律进行计算,其公式为:E=A·δ·ε·T4
其中,E为辐射的热量;δ为辐射系数,δ=5.67×10-8W/㎡×K4
A为辐射板面积,ε为发射率;
可计算出热源辐射量是
E=3.1415926×0.142×5.67×84×0.8=1144W;
其中热量辐射板2的有效面积为3.1415926×0.142=0.062m2,钢板的发射率为0.8。
导热板6接收的辐射热等于发射的辐射热乘以角系数,根据角系数的公式
X1,2=0.5×{S-[S2-4(r2/r1)2]1/2}
其中,
R1=r1/L;R2=r2/L
r1为热量辐射板的半径;r2为导热板的半径;L为导热板与热量辐射板之间的距离。计算得到角系数为0.94;
则导热板6作为吸收面所吸收的热辐射量为:
0.94·E=0.94×1144=1075W;
进而算得接收的总功率为:
从而计算转化效率为:
实施例7
该检测实例的主要方案与检测实例1相同,其不同之处在于:热发射率为0.05,且导热板6与热量辐射板2平行设置,两者间的距离为2cm。
检测时,启动高温电阻炉1,对热量辐射板2预热20分钟,使用外部的红外测温仪检测钢板温度达800K,高温热电偶测得温差发电组件7的高温端温度为440K;低温热电偶测得温差发电组件7的冷端温度是355K,温差达到85K,功率记录仪10测得发电功率P为7.98W。
计算热吸收量,根据传热学斯特潘-波尔兹曼定律进行计算,其公式为:E=A·δ·ε·T4
其中,E为辐射的热量;δ为辐射系数,δ=5.67×10-8W/㎡×K4
A为辐射板面积,ε为发射率;
可计算出热源辐射量是
E=3.1415926×0.142×5.67×84×0.8=1144W;
其中热量辐射板2的有效面积为3.1415926×0.142=0.062m2,钢板的发射率为0.8。
导热板6接收的辐射热等于发射的辐射热乘以角系数,根据角系数的公式
X1,2=0.5×{S-[S2-4(r2/r1)2]1/2}
其中,
R1=r1/L;R2=r2/L
r1为热量辐射板的半径;r2为导热板的半径;L为导热板与热量辐射板之间的距离。计算得到角系数为0.975;
则导热板6作为吸收面所吸收的热辐射量为:
0.975·E=0.975×1144=1115W;
进而算得接收的总功率为:
从而计算转化效率为:
实施例8
该检测实例的主要方案与检测实例1相同,其不同之处在于:热发射率为0.05,且导热板6与热量辐射板2平行设置,两者间的距离为1.5cm。
检测时,启动高温电阻炉1,对热量辐射板2预热20分钟,使用外部的红外测温仪检测钢板温度达800K,高温热电偶测得温差发电组件7的高温端温度为460K;低温热电偶测得温差发电组件7的冷端温度是375K,温差达到85K,功率记录仪10测得发电功率P为7.98W。
计算热吸收量,根据传热学斯特潘-波尔兹曼定律进行计算,其公式为:E=A·δ·ε·T4
其中,E为辐射的热量;δ为辐射系数,δ=5.67×10-8W/㎡×K4
A为辐射板面积,ε为发射率;
可计算出热源辐射量是
E=3.1415926×0.142×5.67×84×0.8=1144W;
其中热量辐射板2的有效面积为3.1415926×0.142=0.062m2,钢板的发射率为0.8。
导热板6接收的辐射热等于发射的辐射热乘以角系数,根据角系数的公式
X1,2=0.5×{S-[S2-4(r2/r1)2]1/2}
其中,
R1=r1/L;R2=r2/L
r1为热量辐射板的半径;r2为导热板的半径;L为导热板与热量辐射板之间的距离。计算得到角系数为0.991;
计算得到角系数为0.991,则导热板6作为吸收面所吸收的热辐射量为:
0.991·E=0.991×1144=1133W;
进而算得接收的总功率为:
从而计算转化效率为:
由以上检测实例可以看出,在一定范围内,随着导热板与热量辐射板之间距离的减小,温差发电组件的高温端与冷端之间的温差增加,热电转化效率增加;但是当超过该范围时,距离进一步减小,水冷箱内温度受到热源影响较大,反而会导致温差也减小,热电转化效率降低,并可确定最适宜的间距距离在1.5~2cm之间。
如果是要检测棒材的热电转化率,为了使导热板尽量处于同一温度梯度范围内,可以通过锁紧螺钉调节两根支架横梁的高度,使其呈现一定的倾斜角度,然后进行测量。其测量方法与导热板水平位置检测时方法类似,都是通过热辐射公式计算出理论接受的总功率,用检测到的实际功率与总功率进行比较,得到热电转化效率。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述,该描述没有限制性,附图中所示的也只是本发明的实施方式之一,实际的结构并不局限于此。所以,如果本领域的普通技术人员受其启示,在不脱离本发明创造宗旨的情况下,不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例,均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种工业余热热电转化效率的模拟检测系统,其特征在于:包括热辐射模块、热电转化模块和功率检测模块,所述的热辐射模块模拟高温热源,用于向外部辐射散发热量;所述热电转化模块通过支撑架设置在热辐射模块上方,热电转化模块中设置有温差发电组件(7),该温差发电组件(7)把从热辐射模块吸收的热能转化为电能;所述功率检测模块与热电转化模块电连接,用于检测发电功率。
2.根据权利要求1所述的一种工业余热热电转化效率的模拟检测系统,其特征在于:所述的热辐射模块包括高温电阻炉(1)和热量辐射板(2),在高温电阻炉(1)上设置有功率调节旋钮;所述热量辐射板(2)放置在高温电阻炉(1)上方,高温电阻炉(1)产生的热量通过该热量辐射板(2)向外部辐射。
3.根据权利要求1所述的一种工业余热热电转化效率的模拟检测系统,其特征在于:所述支撑架主要由支架底座(3)、支柱(4)和支架横梁(5)组成,通过支架底座(3)和支柱(4)使两条平行设置的支架横梁(5)被水平固定。
4.根据权利要求1所述的一种工业余热热电转化效率的模拟检测系统,其特征在于:所述热电转化模块包括导热板(6)、温差发电组件(7)和水冷箱(8),所述导热板(6)设置在温差发电组件(7)下部,并在温差发电组件(7)与导热板(6)之间设置高温热电偶;所述水冷箱(8)设置在温差发电组件(7)上部,在温差发电组件(7)与水冷箱(8)之间设置有低温热电偶。
5.根据权利要求1或4所述的一种工业余热热电转化效率的模拟检测系统,其特征在于:所述功率检测模块包括功率记录仪(10),该功率记录仪(10)与温差发电组件(7)电连接,用于温差发电组件(7)的功率检测。
6.根据权利要求3所述的一种工业余热热电转化效率的模拟检测系统,其特征在于:所述支柱(4)为伸缩杆,通过改变支柱(4)的长度调整热电转化模块与热辐射模块间的距离。
7.根据权利要求3所述的一种工业余热热电转化效率的模拟检测系统,其特征在于:所述支柱(4)上设置有滑槽,支架横梁(5)的端部设置有凸块,该凸块与滑槽配合使支架横梁(5)顺着支柱(4)方向滑动,并通过锁紧螺钉(401)把支架横梁(5)固定。
8.根据权利要求4所述的一种工业余热热电转化效率的模拟检测系统,其特征在于:所述温差发电组件(7)与导热板(6)及水冷箱(8)的接触面填充有导热硅脂。
9.根据权利要求4所述的一种工业余热热电转化效率的模拟检测系统,其特征在于:在水冷箱(8)内部间隔设置翅片,且翅片设置在靠近温差发电组件(7)的一侧。
10.一种工业余热热电转化效率的模拟检测方法,使用热电转化效率的模拟检测系统进行检测,其过程为:
步骤一、设定热量辐射板(2)与导热板(6)之间距离,根据实际需要,设定热量辐射板(2)形状,并启动高温电阻炉(1)对热量辐射板(2)进行预热;
步骤二、当热量辐射板(2)温度达到要求温度后,功率记录仪(10)记录发电功率P;高温热电偶检测温差发电组件(7)的热端面温度,低温热电偶检测温差发电组件(7)的冷端面温度;
步骤三、根据温差发电组件(7)与导热板(6)的面积比,以及步骤二中测得数据,计算出接收的总功率P
步骤四、计算热电转化效率,其值为:η=P/P
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1782680A (zh) * 2004-12-03 2006-06-07 中国电子科技集团公司第十八研究所 一种温差电元器件热电转换效率的测试方法
CN103323284A (zh) * 2013-07-08 2013-09-25 上海理工大学 一种热电制冷性能测量装置及其方法
CN203221018U (zh) * 2013-04-19 2013-10-02 合肥京东方光电科技有限公司 一种加热炉
WO2013179655A1 (ja) * 2012-05-29 2013-12-05 東京エレクトロン株式会社 太陽光発電監視方法及びその方法に用いられる太陽光発電監視システム
CN104007139A (zh) * 2014-06-10 2014-08-27 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 热电模块的测试系统及热电模块的测试方法
CN105103432A (zh) * 2013-03-27 2015-11-25 杰富意钢铁株式会社 热电发电装置及热电发电方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1782680A (zh) * 2004-12-03 2006-06-07 中国电子科技集团公司第十八研究所 一种温差电元器件热电转换效率的测试方法
WO2013179655A1 (ja) * 2012-05-29 2013-12-05 東京エレクトロン株式会社 太陽光発電監視方法及びその方法に用いられる太陽光発電監視システム
CN105103432A (zh) * 2013-03-27 2015-11-25 杰富意钢铁株式会社 热电发电装置及热电发电方法
CN203221018U (zh) * 2013-04-19 2013-10-02 合肥京东方光电科技有限公司 一种加热炉
CN103323284A (zh) * 2013-07-08 2013-09-25 上海理工大学 一种热电制冷性能测量装置及其方法
CN104007139A (zh) * 2014-06-10 2014-08-27 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 热电模块的测试系统及热电模块的测试方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DAJIANG YANG 等: "Energy Conversion Efficiency of a Novel Hybrid Solar System for Photovoltaic, Thermoelectric,and Heat Utilization", 《TRANSACTIONS ON ENERGY CONVERSION》 *
鲍亮亮 等: "温差发电技术及工业余热温差发电系统设计研究", 《兵器材料科学与工程》 *

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