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半导体温差发电技术在铝电解槽中的应用研究

第 9卷第 1期 21 0 0年 3月

热科学与技术 J u n lo e ma ce c n c n l g o r a fTh r lS in e a d Te h o o y

Vo . . 1 9 No 1 Ma.0 0 Y21

文章编号:1 7— 0 7 2 1 ) 1 0 80 6 1 8 9 ( 0 0 0— 5—6 0

D:0 3 6/. s . 6 18 9 . 0 0 0 . 1 OI 1 . 9 9 ji n 1 7— 0 7 2 1 . 1 0 0 s

半导体温差发电技术在铝电解槽中的应用研究 张韬,周孑民,黄学章,梁高卫,徐 (中南大学能源科学与工程学院,南长沙湖 408 1 0 3)

摘要:介绍了铝电解槽的结构与散热特点,通过计算侧部散热量及测试槽壁热流密度与温度,温差发电技对 术在铝电解过程中的应用可行性进行研究。据电解槽结构特点和温差发电的要求,计加工温差发电装置,根设 并在电解槽上进行现场实验,发电装置的输出功率、电转换效率进行测试计算。据表明,差发电在铝对热数温 电解中应用是可行的,为铝电解过程的节能探索一条新途径。

关键词:电解;铝温差发电;热利用余 中图分类号: K5 4 T 1文献标识码: A

0引

中,仅造成巨大的能量损失,且恶化了电解车不而

间的工作环境。用强化厂房通风的办法可降低利 温差发电技术是一种固态能量转换方式,能车间的温度,改善工作环境,但没有对这部分热量做任何有效利用, 1为铝电解槽结构示意图及图各部分热损失比例,上下部分热损失分别为 5 5

够直接将热能转化为电能,具有无运动部件、体积 小、重量轻、动方便和可靠性高等特点,绿色移是

环保的发电技术。自从 1 2 8 1年塞贝克效应被发 现,差发电技术的发展已经历了近两个世纪。温但

和 4。实验目的就是为这一部分的余热利用 5本 探索一条新途径。

是直到 2世纪中期, O随着半导体热电转换材料的 出现,该技术开始应用在地球卫星电力系统等尖

端领域中引。随着科技和制造业的进一步发展, 温差发电模块的成本大幅降低,温差发电技术为 在工业和民用产业的应用提供了可能。

,,%

1铝电解槽余热发电可行性分析 1 1铝电解槽的结构与散热特点 .

随着铝电解工业水平的不断提高,电解槽容量或电流不断增大,电解槽单位面积的散热强度

图 1铝电解槽结构及热损失比例 Fi. S r c u e a d h a s r p r in o l mi u g1 t u t r n e tl sp o o t fa u n m o o r d c in c l e u t el o

亦不断增大,而导致侧部槽壳温度随之升高。进 1 0 3 0k 6~ 2 A的铝电解槽侧部槽壳温度多在 2 0 7 ~

1 2电解槽侧部散热量计算 .

4 0℃左右,中只有 5左右的能量用来进 0其 0

由于温差发电使用的是低品位热能,因此首 先需要了解热源的辐射热量能否满足需要。用采

行化学能转化,量的余热从此处直接排向空气大

收稿日期:2 0—0 2:修回日期:2 1— 30 . 0 9 1— 9 0 00—7 作者简介:张韬 ( 9 5)男,徽淮南人,士生, 1 8一,安硕主要研究方向为工业余热利用 . - i crecu 6 .o E ma:atrs@1 3 tm l周孑民( 9 8)男,士,授,士生导师. - ijmhu 1 4一,博教博 E mal n o@malCU eu c: i S.d . n .

半导体温差发电技术在铝电解槽中的应用研究

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