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(yè)
2025-06-17 13:20本頁(yè)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(duì)較大，熱電材料的切割相對(duì)比較容易。將PN 結(jié)電偶臂置于專(zhuān)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(duì)容易。具體流程圖如圖3－21。現(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(lái)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(guò)曝光顯影，光刻膠在硅片表面形成方孔陣列，然后通過(guò)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(duì)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(guò)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(guò)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(chē)體上。具體的安裝手段以及自加工的螺絲螺母的詳細(xì)請(qǐng)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(guò)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(gòu)買(mǎi)的不銹鋼編織軟管，購(gòu)買(mǎi)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(gòu)買(mǎi)的金屬軟管的長(zhǎng)度可以根據(jù)自己的需求設(shè)定，在這里軟管的長(zhǎng)度盡量可以選的短一點(diǎn)以節(jié)約空間，另外在汽車(chē)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(méi)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(gòu)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(kāi)始我首先了解了有關(guān)于熱電的一些基礎(chǔ)理論和國(guó)內(nèi)外有關(guān)于這一領(lǐng)域的相關(guān)論文，認(rèn)識(shí)到了這一設(shè)計(jì)對(duì)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(guò)程，在此基礎(chǔ)上我開(kāi)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(kāi)始聯(lián)想到了美國(guó)普林斯頓大學(xué)研究方案的形狀，但是意識(shí)到后期制作和維修方面的問(wèn)題，所以沒(méi)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(jiǎn)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(guò)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(shí)，不僅開(kāi)闊了自己的眼界，而且也考驗(yàn)了我活用知識(shí)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(qǐng)聯(lián)系：360702501童志義, 趙曉東. 國(guó)外MEMS 器件現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì). 電子工業(yè)專(zhuān)用設(shè)備,2022,31(4):200206.[2] 張威, 張大成, 王陽(yáng)元. MEMS 概況及發(fā)展趨勢(shì). 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(chē)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(chē)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(chē)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(shù)，溫差發(fā)電技術(shù)及其在汽車(chē)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(chē)空調(diào)改良方案[J],甘肅科技，2022，20（4）：46－47.[9] 董桂田，汽車(chē)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(chē)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(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的廢熱[A],自動(dòng)車(chē)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(guó)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(guó)機(jī)械工程 2022年20期 微型熱電發(fā)電器的性能測(cè)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(shí)產(chǎn)權(quán)出版社,2022. 公開(kāi)號(hào) 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(yáng)能學(xué)報(bào),2022（4）.[22] 錢(qián)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(guó)能源部投資開(kāi)發(fā)更小同位素微 型電池技術(shù). 2022. [25] 高敏. 空間探測(cè)用半導(dǎo)體溫差發(fā)電系統(tǒng). 中國(guó)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(yáng)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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