發(fā)動(dòng)機(jī)余熱發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)-資料下載頁
2025-06-17 13:20本頁面
【正文】 發(fā)電器電偶臂的截面尺寸一般在1mm2 及以上，顆粒尺寸相對較大，熱電材料的切割相對比較容易。將PN 結(jié)電偶臂置于專用的模具中進(jìn)行陣列，一般可采用手工方法，總的加工相對容易。具體流程圖如圖3－21?，F(xiàn)具體闡述如下：在加工好帶導(dǎo)流層的陶瓷基板后，接下來就是電偶臂的制作。由于電偶臂尺寸小，材料脆性較大，故這里采用了硅模工藝，即首先制作好一種帶方孔陣列的硅模，然后注入熔融的熱電材料，和發(fā)電器覆蓋基板焊合后，再去除原有的硅模，留下熱電電偶臂。具體硅模工藝如下：根據(jù)設(shè)計(jì)的熱電發(fā)電器，制作出掩模膠片，用于光刻膠曝光。選擇拋光硅片，~，尺寸為8”。先清洗硅片，用氫氟酸緩沖劑作為腐蝕液去除表面的二氧化硅。然后放在涂膠機(jī)上涂一層光刻膠PMMA（聚甲基丙烯酸甲脂）。光刻膠厚度達(dá)到50 微米左右。經(jīng)過曝光顯影，光刻膠在硅片表面形成方孔陣列，然后通過深度光刻，使硅片形成方孔陣列，該方孔陣列不是通孔而是一個(gè)方形槽陣列。然后在去除掉硅片上的光刻膠。翻轉(zhuǎn)硅片，在另外一面涂上光刻膠，重復(fù)曝光顯影、光刻、清洗等工作，在另一面形成方形槽陣列。兩面的方形槽呈間隔排列。這就制成了我們需要的硅模。在高溫爐中，分別將P 型和N 型半導(dǎo)體電偶臂材料置于石英容器中進(jìn)行高溫加熱，直至熔化（熔化溫度在650℃左右）。然后將P 型熱電材料注入到硅模一面的方形槽中。待硅模冷卻，P 型材料固化后，翻轉(zhuǎn)硅模，將N 型熱電材料注入到硅模另外一面的方形槽中。再次待硅模冷卻，熱電材料固化。最后對硅模兩面進(jìn)行研磨，直至露出熱電電偶臂，并根據(jù)需要的熱電電偶臂高度，確定研磨量和研磨后硅模的厚度。經(jīng)過電偶臂與焊料層的鍵合、發(fā)電器的切割封裝后，就得到需要的熱電發(fā)電器。通過圖形表示。整個(gè)工藝主要包括涂膠、曝光顯影、光刻、鑄模以及鍵合封裝等工藝，主要反應(yīng)了硅模和電偶臂的制作工藝。28 圖 3－21 微型熱發(fā)電器制作工藝流程 余熱發(fā)電器模塊的固定框架設(shè)計(jì)發(fā)電器模塊的固定框架的材料是：硬度較高的不銹鋼材料。固定框的形狀是將內(nèi)部的元件包緊在一起，固定框的兩端用自加工的螺絲螺母加以固定，并施加一定的鎖緊力，使得內(nèi)部的元件不能移動(dòng)，保證整個(gè)機(jī)構(gòu)能正常的工作。頂端留下一定的間隙是為了將該發(fā)電機(jī)構(gòu)連接固定到車體上。具體的安裝手段以及自加工的螺絲螺母的詳細(xì)請看附錄上的 圖紙。29圖 322 固定框架30 余熱發(fā)電器模塊和固定框架裝配 圖 323 余熱發(fā)電器模塊裝配的主要要求是：確保每一個(gè)部分緊密的結(jié)合在一起，避免產(chǎn)生過多間隙使得電阻增大。 余熱發(fā)電器模塊之間的連接部件模塊之間的連接件采用外部購買的不銹鋼編織軟管，購買的單位為：上海滬旋旋轉(zhuǎn)接頭廠，該單位供應(yīng)的 RL 型金屬軟管，內(nèi)管是 EPDM（三元乙丙橡膠）的，耐高溫高壓，外表是不繡鋼絲編織而成，材質(zhì):銅芯銅帽 鋁絲/不銹鋼絲或者是銅芯鋅帽 鋁絲/不繡剛絲，我現(xiàn)在在我的設(shè)計(jì)中選用的材質(zhì)是: 銅芯鋅帽、不繡剛絲外套。在該公司購買的金屬軟管的長度可以根據(jù)自己的需求設(shè)定，在這里軟管的長度盡量可以選的短一點(diǎn)以節(jié)約空間，另外在汽車排放尾氣管道上加工一定量的螺紋以連接該金屬軟管。由于在該設(shè)計(jì)中沒有多少壓力的要求，所以可以在一定程度上降低金屬軟管的壓力要求，以減少軟管的成本。通水管道電偶臂 導(dǎo)熱肋板通氣管道道緊定框架電絕緣導(dǎo)熱層、導(dǎo)流層31 圖 324 金屬軟管選購表32第 4 章 總 結(jié)在進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)余熱發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的開始我首先了解了有關(guān)于熱電的一些基礎(chǔ)理論和國內(nèi)外有關(guān)于這一領(lǐng)域的相關(guān)論文，認(rèn)識到了這一設(shè)計(jì)對以后能源的利用有著很大的意義，同時(shí)也了解了熱電發(fā)電的原理和主要計(jì)算過程，在此基礎(chǔ)上我開始動(dòng)手設(shè)計(jì)我的發(fā)動(dòng)機(jī)余熱發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，首先是考慮如何將余熱利用最大化，于是最開始聯(lián)想到了美國普林斯頓大學(xué)研究方案的形狀，但是意識到后期制作和維修方面的問題，所以沒有再想下去，于是第二種方案應(yīng)運(yùn)而生方形包圍余熱發(fā)電器，這種想法在后期的制作方面比較簡單而且熱利用率也比較好，不足的是比較笨重，難看，存在一點(diǎn)熱散失。一些結(jié)構(gòu)、尺寸方面還有些地方有待樓偉同學(xué)的優(yōu)化。通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)使我有幸接觸到了很多新的領(lǐng)域的知識，不僅開闊了自己的眼界，而且也考驗(yàn)了我活用知識的能力。這次設(shè)計(jì)不僅增強(qiáng)我個(gè)人的自信，也培養(yǎng)了與他人的團(tuán)結(jié)和作精神。33參考文獻(xiàn)[1] 全套圖紙及更多設(shè)計(jì)請聯(lián)系：360702501童志義, 趙曉東. 國外MEMS 器件現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢. 電子工業(yè)專用設(shè)備,2022,31(4):200206.[2] 張威, 張大成, 王陽元. MEMS 概況及發(fā)展趨勢. 微納電子技術(shù),2022,1:2227.[3] 李德勝, 王東紅, 孫金瑋, 金鵬. MEMS 技術(shù)及其應(yīng)用. 哈爾濱: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社. .[4] 朱智富，汽車廢熱利用的有效途徑[J],黑龍江工程學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）2022，19（2）：51－59.[5] 倪久建，陳江平，覃峰等，汽車尾氣余熱驅(qū)動(dòng)的金屬氧化物制冷循環(huán)[J]，能源技術(shù)，2022，25（6）：231－234.[6] 陳煥新，譚顯光，燃料電池汽車余熱利用的可行性探討[J]，建筑熱能通風(fēng)空調(diào)，2022，23（5）：81－84.[7] 張征，曾美琴，司廣樹，溫差發(fā)電技術(shù)及其在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排解余熱利用中的應(yīng)用[J]，能源技術(shù)2022，23（5）：120－123.[8] 龐振江，“熱電制冷”替代“蒸氣壓縮制冷”的汽車空調(diào)改良方案[J],甘肅科技，2022，20（4）：46－47.[9] 董桂田，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排氣廢熱的溫差發(fā)電[J]，北京節(jié)能，1997（4）：7－9.[10] 崔淑琴，回收汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中溫余熱的節(jié)能新裝置[J],節(jié)能，1995（8）：20－21.[11] 于俊鵬，張建中，康洪波，商用溫差電致冷組件用于發(fā)電的研究[J].電源技術(shù)，2022，27（6）：532－544.[12] 吉田佑作，用排氣渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)回收汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的廢熱[A],自動(dòng)車技術(shù)論文集，1987（34）:157161.[13] 東方電機(jī)廠網(wǎng)站, 2022 年10 月15 日, 東方電機(jī)廠三峽機(jī)座完工發(fā)運(yùn).34[14] 中國航天信息中心， 2022 年4 月21 日，給電子士兵供電的袖珍動(dòng)力 統(tǒng).[15] 鄒政耀，陳茹雯，吳曉東，一種新型的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣余熱利用裝置。[16] 宋瑞銀 , 李偉 , 楊燦軍 , 劉宜勝 ,中國機(jī)械工程 2022年20期 微型熱電發(fā)電器的性能測試分析[17] 趙鎮(zhèn)南 《傳熱學(xué)》 高等教育出版社 P492 附錄 3[18] 鐘廣學(xué). 半導(dǎo)體制冷器件及其應(yīng)用. 北京：科學(xué)出版社.[19] 王為,張建中等. 由一維納米線陣列結(jié)構(gòu)溫差熱電材料構(gòu)制的微溫差電池[P]. 北京：知識產(chǎn)權(quán)出版社,2022. 公開號 CN 1352468A.[20] 高敏, 張景韶, D. M. Rove. 溫差電轉(zhuǎn)換及其應(yīng)用 , 北京: 兵器工業(yè)出版社 1996（8）.[21] 張華俊, 陳浩, 王俊. 半導(dǎo)體熱電堆電臂尺寸之研究 ,太陽能學(xué)報(bào),2022（4）.[22] 錢劍鋒. 熱電式微電源設(shè)計(jì)及性能研究. (1）.[23] 張大成. . 北京: 清華大學(xué)出版社, 2022.[24] 清華大學(xué)工程物理系技術(shù)物理研究所, 美國能源部投資開發(fā)更小同位素微 型電池技術(shù). 2022. [25] 高敏. 空間探測用半導(dǎo)體溫差發(fā)電系統(tǒng). 中國空間科學(xué)技術(shù). （6）.[26] 王華軍, 韓剛. 半導(dǎo)體熱電發(fā)電技術(shù)[J], 太陽能, 2022（6）: 17－19.[27] 王宏. 微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS),3(3): 47.[28] 朱鍵. MEMS 技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用. 半導(dǎo)體技術(shù), 2022,28(1):2932.3
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