Утилизация теплоты отработавших газов судовых дизелей в термоэлектрических генераторах

• Автор: Нгуен Конг Доан
• Шифр специальности: 05.08.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Астрахань
• Количество страниц: 163 с. : ил.

Перечень принятых условных обозначений, сокращений и символов
ДВС - двигатель внутреннего сгорания
ПДВС - поршневой двигатель внутреннего сгорания
СЭУ - судовая энергетическая установка
ОГ - отработавший газ
ВЭР - вторичные энергетические ресурсы
к.п.д. - коэффициент полезного действия
УК - утилизационный котел
СГУТ — система глубокой утилизации теплоты
УПК - утилизационный паровой котел
ГД - главный двигатель
ВД - вспомогательный двигатель
1® - наддувочный воздух
СТ - силовая турбина
ТК - турбокомпрессор
ВКР — Волго-Каспийский регион
ТГМ - термоэлектрический генераторный модуль
ТЭГ - термоэлектрический генератор
ВФШ - винт фиксированного шага
ВРШ - винт регулируемого шага

Содержание
Перечень принятых условных обозначений и символов
Введение
Глава 1 Состояние вопроса по использованию теплоты отработавших 12 газов в судовых энергетических установках. Постановка целей и задач исследований
1.1 Анализ энергетических параметров теплоты отрабо
тавших газов судовых дизелей
1.2 Системы утилизации теплоты отработавших газов су
довых дизелей
1.2.1 Использование отработавших газов в системах с 18 утилизационными котлами
1.2.2 Использование отработавших газов в системах с 26 силовыми турбинами
1.3 Перспектива использования термоэлектрических гене
раторов в судовой энергетике
1.3.1 Термоэлектрические эффекты
1.3.2 Термоэлектрические материалы
1.3.3 Термоэлектрические генераторы
Основные выводы. Постановка цели и задач исследования
Глава 2 Расчетно-экспериментальное исследование теплового потен- 52 циала отработавших газов дизелей судов Волго-каспийского региона
2.1 Анализ энергетических установок судов Волго- 52 Каспийского региона
2.1.1 Разработка статистической базы данных судов и 52 их энергетических установок
2.1.2 Группирование статистического материала по 54 судам
2.2 Особенности режимов работы дизелей судов Волго- 60 Каспийского региона
2.2.1 Распределение времени работы главных и вспо- 60 могательных дизелей
2.2.2 Распределение нагрузок главных дизелей на до- 62 бывающих и обрабатывающих судах
2.2.3 Распределение нагрузок вспомогательных дизе- 63 лей на судах флота рыбной промышленности
2.2.4 Распределение нагрузок главных и вспомога- 64 тельных дизелей судов транспортного флота
2.3 Расчетно-экспериментальное исследование теплового
потенциала отработавших газов дизелей судов Волго-Каспийского региона
2.3.1 Натурные экспериментальные исследования на 66 судах Волго-каспийского региона
2.3.2 Оценка теплового потенциала ОГ судовых дизе- 85 лей
Основные выводы по второй главе
Глава 3 Методика расчета энергетических характеристик термоэлек- 92 трического генератора в судовых дизелях
3.1 Термоэлектрические процессы в ТЭГ
3.2. Анализ существующих методик и моделей расчета

3.3 Методика расчета энергетических параметров термо
электрического генератора
3.3.1 Расчет энергетических параметров ТЭГ в первом 100 приближении
3.3.2 Расчет энергетических параметров ТЭГ в по- 109 следующем приближении

Эффект Томсона
Если в материале существует градиент температуры, то при пропускании тока через него будет появляться термоэдс между отдельными его частями,
что приведет к поглощению тепла в объеме проводника (рис. 1.11)

£ = |г(7>/
где т(Т) = Т — - коэффициент Томсона, В/К,
Т,Тг - температуры на границах проводника.

Рис. 1.11. Схема эффекта Томсона
1.3.2 Термоэлектрические материалы
Термоэлектричческие материалы должны удовлетворять ряду требований, нередко противоречивых: иметь по возможности высокие значения термоэлектрической добротности, сохранять высокую добротность в широком интервале температур, обладать высокой механической прочностью, легко обрабатываться при изготовлении образцов необходимых размеров, не подвергаться действию окисляющей атмосферы, не сублимировать или разлагаться при повышенных температурах и др. Наиболее важным из этих требований является достижения высоких значений термоэлектрической добротности, от которой в большинстве случаев зависит возможность применения термоэлектрического материала [4].
Эффективность термоэлектрических материалов, а следовательно и термоэлектрических устройств, определяется главным образом температурным