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利用太陽能的熱電偶正向串聯發電技術研究太陽能熱電偶 摘要 根據熱電偶傳感器的測溫原理逆向思維,與光電傳感器串聯制成光伏陣列類似,將熱電偶串聯產生的熱電勢轉換為電能。測量端利用太陽能加熱,參考端靠水冷卻,初步研究熱電勢與熱電偶材料的直徑、長度、補償導線之間的關系,由此制造出的綠色發電機無污染,成本低,其結果論證了本方法的實用性與可行性。 關鍵詞 E型熱電偶 熱電勢 補償導線 綠色發電機 一、引言 目前,能源告急,如何用綠色能源生產電能對我國可持續發展具有很重要的現實意義,太陽能電池利用光電傳感器中產生的電動勢,將其串并聯得到太陽能電池陣列發電,類似地,我們利用熱電偶傳感器中產生的熱電動勢,并將熱電偶串聯得到發電組件,其測量端采用太陽能集中加熱,參考端自然冷卻,將來做成一種新型綠色發電機,成本有望比太陽能電池更低。本論文從此觀點出發利用試驗對太陽能熱偶發電技術進行初步研究,通過對試驗數據結果分析總結出一些規律,這對我們進一步研究新能源開發與利用十分有利。 二、熱電偶的測溫原理與串聯 1.熱電偶的測溫原理 熱電偶的測溫原理基于熱電效應。將兩種不同的導體A和B連成閉合回路,當兩個接點處的溫度不同時,回路中將產生熱電動勢,又稱塞貝克效應。本論文中逆向思維,不是用于測溫而是利用產生的熱電動勢發電,具有創新性。 2.熱電偶的串聯 熱電偶的基本定律有中間導體定律、參考電極定律、中間溫度定律。在試驗前,我們根據中間溫度定律、參考分度表可以對產生的熱電動勢進行估算。根據中間導體定律可知,加設補償導線既不會降低熱電動勢,又可以節約成本,這對于實際生產具有十分重要的意義。 熱電偶可串聯使用,如下圖2所示。 但只能是同一分度號的熱電偶,且參考端應在同一溫度下。當熱電偶正向串聯,可獲得較高的熱電動勢,其總熱電動勢的輸出等于各熱電動勢輸出之和,如式3,這正符合我們利用熱電偶串聯達到發電的目的。 三、試驗過程 1.試驗器材的選用 目前,我國工業上采用的4種標準化熱電偶有4種分別是:鎳鉻-考銅(E型)、鎳鉻-鎳鋁(K型)、鉑銠30-鉑銠6(B型)、鉑銠10-鉑(S型)。其特性曲線如圖3所示,由圖可知,我們選用E型最合理,這種熱電偶在同等的溫度差條件下產生的熱電動勢最大。 本次試驗所選用主要材料及儀器清單如下表1所示: 2.試驗數據 本系列試驗一百多次,挑選其中具有代表意義的測量數據,從中尋求在適當范圍內熱電偶的直徑、長度與產生的熱電動勢之間的關系以及加補償導線對熱電動勢的影響。 (1)直徑與熱電動勢的關系 采用相同長度不同直徑的熱電偶進行試驗測量所得數據如下表2所示: (2)長度與熱電動勢的關系 采用相同直徑不同長度的熱電偶進行試驗測量所得數據如下表3所示: 3.數據分析 對以上具有代表性的試驗數據進行分

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