WD615型发动机排气余热发电装置的设计

• 作 者: 孔秀华
• 发表日期: 2010年01期
• 关键词: 温差发电器 内燃机 余热 热交换器 相变材料

目前能源和环境问题已引起世界前所未有的重视。2009年12月哥本哈根世界环境大会,来自192个国家的代表共同商讨《联合国气候变化框架公约》。我国国务院于2007年成立节能减排工作领导小组,温总理任组长亲自抓中国节能减排工作。内燃机是当前应用最广泛的动力机械,而现有内燃机热效率仅在40%左右,60%左右的能量没有得到有效的利用,而以余热的形式排放到大气中,造成了巨大的经济损失和严重的环境污染。该课题的目的就是回收WD615型发动机排气余热并加以利用,达到节能减排的目的。温差发电器依据热电直接转换原理(塞贝克Seebeck效应),安装在内燃机的排气管上,能够将内燃机运行中产生的废气余热直接转换为电能,具有结构简单、无运动部件、无噪声等特点,在低品位热能利用方面具有独特的功能。但由于内燃机工作过程和功率变化等因素影响,排气管内气流具有脉动性,排气温度、压力、流速等参数变化随机,排气不能提供稳定热源,对发电器性能影响很大。本课题依据传热学理论和相变储能技术,采用肋片管式换热器与高温排气进行对流换热,既提高排气余热回收率又减小了发电装置的体积,余热回收率达59.6%。利用相变材料在相变时吸热或放热来储能或释能,相变储能与显热和化学反应热储能相比最大的优势是储热密度高,储、放热过程近似等温。这样可为温差发电器提供稳定热源,优化热电转换器的性能。基于上述原理本课题设计了WD615型发动机排气余热发电装置。通过计算,发电装置的效率为1.14%；利用热源换热器设计热流量的43%,热电转换器就能产生电压最大为1831V,可输出的最大功率为603.4W。本研究为WD615型发动机排气余热的有效利用提供了有效途径,并为节能减排探索了一条可行之路,具有广阔的发展空间。