船用发动机废气余热回收设计【含CAD图纸优秀毕业课程设计论文】
《船用发动机废气余热回收设计【含CAD图纸优秀毕业课程设计论文】》由会员分享,可在线阅读,更多相关《船用发动机废气余热回收设计【含CAD图纸优秀毕业课程设计论文】(44页珍藏版)》请在装配图网上搜索。
购买设计文档后加 费领取图 纸 开题报告 学生姓名 专 业 班 级 指导教师姓名 职 称 工作单位 课题来源 教师自拟课题 课题性质 理论研究 课题名称 船用发动机尾气余热回收装置设计 购买设计文档后加 费领取图 纸 本设计的科学依据 (科学意义 和 应 用 前景,国内外研究概况,目前技术现状、水平和发展趋势等) 一、本设计的科学意义和应用前景 自 1973 年世界发生石油危机以来,加上环境污染的加剧,节能问题日益引起了人们的重视。如何提高能源的利用率,减少船舶柴油机废气的排放,保护人类赖以生存的环境是许多人致力研究的课题。就燃料大户船舶而言,目前柴油机余热 的利用主要是利用废气涡轮增压器将废气能量转换成扫气空气的压力来提高柴油机的功率和效率,同时利用废气锅炉产生 右的饱和水蒸汽来满足船员的日常生活用水及油舱的加热保温等,却忽略了柴油机冷却水带走了大量热量这一事实。这使得废热的利用不仅不充分,而且不合理。在船舶朝着大型化、高速化发展的今天,柴油机的额定功率最大的已超过 37285减少耗油,柴油机冷却水的出口温度也从 20 世纪 60 年代的 60 提高到现在的80,有些高速机高达 90C 以上。船舶安装废气余热利用系统的设计提供正确 的方法和必要的参考。有系统不见的热力设计可得到系统各部件的结构,所示与效率。对船舶废气余热利用系统进行优化分析。冷却水出口温度的增加使冷却水热能的品质有了很大的提高,也为冷却水余热的利用创造了更好的条件。因此柴油机余热的利用,无论从经济上或环保方面都具有重大价值。本文将着重探讨如何优化利用柴油机排气余热。 二、本设计的国内外研究概况 余热回收系统应用在船舶行业可以追溯较长的历史和拥有广泛的应用范围,在众多种的船舶上都装有废气锅炉系统,利用废气的能量转化获得船用蒸汽。与此同时,大功率低转速的船用柴油机 尾气排放较大,随着废气涡轮增压器研究技术的改进,在尾气进出口进入废气涡轮增压器前进行分流,一定流量的尾气提供给涡轮,尾气在动力涡轮中膨胀再将热能转化为机械能和的电能。这在技术上是可行的。 购买设计文档后加 费领取图 纸 设计内容和预期成果 (具体设计内容和重点解决的技术问题、预期成果和 提 供 的 形式) 一、设计内容 ( 1)查阅相关文献,搜集船用发动机尾气余热回收装置设计。 ( 2)简述其工作原理性质 二、重点解决的技术问题 ( 1)如何最大限度利用余热,以提高船舶运行的经济性对外形装置进行设计 三、预期成果 ( 1)完成对船用发动机尾气余热回收 装置的设计 ( 2)绘制完成总装配图、零件图 ( 3)完成毕业设计报告 拟采取设计方法和技术支持 (设计方案、技术要求、实验方法和步骤、可能遇到的问题和解决办法等) 先对船用发动机余热装置主体部分进行测绘,并利用 件进行三维图的绘制,并完成装配。再查阅相关资料余热装置进行设计,使其在对应的工作原理下进行工作。 实现本项目预期目标和已具备的条件 (包括过去学习、研究工作基础,现有主要仪器设备、设计环境及 协 作 条 件等) 一、本项目的预期目标 完成总装配图及零件图,并且内部设计合理,能 完成基本废气回收。 二、已经具备的条件 ( 1)已经能熟练运用 制图软件; ( 2)本设计需要一定的机械设计功底及其一定机械设计方面的资料,这些可以从图书馆及老师处借阅,可以充分利用系里的 购买设计文档后加 费领取图 纸 各环节拟定阶段性工作进度 (以周为单位 ) 第 1 熟悉课题,查阅相关文献,撰写文献综述; 第 4 绘制零件图及总装配图; 第 9 设计内部齿轮传动装置; 第 11 整理思路,并撰写毕业论文,答辩。 开 题 报 告 审 定 纪 要 时 间 地点 主持人 参 会 教 师 姓 名 职 务(职 称) 姓 名 职 务(职 称) 论 证 情 况 摘 要 记录人: 购买设计文档后加 费领取图 纸 指 导 教 师 意 见 指导教师签名: 年 月 日 教 研 室 意 见 教 研室主任签名: 年 月 日 购买设计文档后加 费领取图 纸 中文摘要在当今社会上,废气余热已经成为了一种对环境污染和资源浪费的现象,本文主要设计了船用发动机废气余热回收的装置,也就是余热发电系统的模型。 文章主要介绍了余热发电系统模型的设计方案,主要原理是,在两个发电元件之间通过温度差,将热能转化为电能。主要构成由有冷源和热源,微型发电机组成。其特点是,使用便利,质量高,对环境无害,同时又节约了能源。 文章建立的余热发电机系统模型的理论基础是建立在赛贝克效应之上。 关键词 : 余 热利用 , 余热发电模型 , 赛贝克效应 购买设计文档后加 费领取图 纸 n s a of of In a of of is is of of of is is of is a a a is of a is in of no to of of is on 购买设计文档后加 费领取图 纸 目 录 中文摘要 . I . 录 . I 第一章 绪 论 . 1 题研究的背景 . 1 课题研究的意义 . 2 内外余热发电的研究现状 . 2 第 2 章 余热发电系统的原理与理论设计 . 3 热发电原理 . 3 热发电器的原理 . 3 贝克效应 . 3 尔帖效应 . 4 姆逊效应 . 4 热发电器的理论模型 . 5 热发电系统的理论计算 . 6 热发电系统温度梯度的计算 . 6 个电偶臂的功率计算和效率计算 . 7 热发电系统的功率与效率的理论计算 . 9 第 3 章 余热发电系统的设计 . 11 电发生器结构分析 . 11 热发电研究方案 . 11 国普林斯顿大学研究的方案 . 11 国斯图加特大学研究的方案 . 13 电堆式热电发电器 . 13 热发电器模块的设计 . 15 气管道的结构设计 . 16 水管道的结构设计 . 17 热发电器的设计 . 19 购买设计文档后加 费领取图 纸 热发电器的结构制作 . 23 瓷基板的选用与制作 . 23 电材料的选用与电偶臂的制作 . 23 电器的装配与封装 . 25 热发电器的工艺设计 . 25 热发电器模块的固定框架设计 . 27 热发电器模块和固定框架装配 . 29 热发电器模块之间的连接部件 . 29 第 4 章 总 结 . 31 参考文献 . 32 附录 . 34 致谢 . 35 购买设计文档后加 费领取图 纸 第一章 绪 论 题研究的背景 在社会经济发展的同时,无法避免对环境的污染。为了面对这些情况,我们也采取了一些相对比较新颖的政策和观念,比如我们的节约型社会的观念。还有我们的可持续发展理论,在满足当代需要而又不对后代的需求产生影响。在当今社会,交通工具不论是在生活中还是在生产中,都是必不可少的重要组成,比如轮船。汽车,飞机等等。这些交通及工具在当今社会必不可少。在这些交通工具里面,最重要的部 件就是发动机 。其应用范围非常广泛。 不论是汽车,轮船还是飞机,发动机都起着不可代替的作用,在当今现代,随着交通工具数量的增加,发动机的数量也随之上升,而由于这样的原因,热排放量也每年逐渐提升,慢慢的影响到了人类的生产发展。 有研究数据表明,柴油发动机燃料燃烧率为 15至 38,汽油发动机为 25至 28。 从调查数据中可以看出,不论是汽油机还是柴油机燃烧效率都不是很高,而大部分热量随着废气排放到空气中,造成了环境的污染与能源的浪费。从各种各样的发动机中排出的废气余热通过热量的形式传递到不同的地域,对于各种动植物和 人类都会产生不同的危害,废气中包含的颗粒通过呼吸作用进入人体,对人体的健康产生威胁 。除此,河水温度上升到一些人工温床引起的致病微生物,使其能繁衍,淹水,导致疾病传播,危及人体安全。 根据能量守恒定律,地面上的大多数能量最后都将以热量的形式散发到大气当中,这样的结果会导致地面空气的温度低,而高空温度高,上升气流减少,容易对农作物产生危害,形成干旱现象。在当今社会,随着各种各样的气体排放,空气中的二氧化碳量已经呈现持续增长的趋势,使得一些地区的其后便的炎热,同时对与地球上的冰川来说,随着温度上升,冰雪融化,使得海 平面上升,在生产方面来说,不论是汽油机还是柴油机,能量的利用率相对较低。也就造成了能源短缺等问题。 能够看出,无论哪个地区哪个时间,要促进国民经济的进步,都需要相应的资源使用量上升。 基于上述的问题,我们一方面除了要发展经济以外,同时要注意对环境的保护和对资源的回收利用,提高能源的利用率,最大化的减小损失, 所以,能源是中国社会更好进步的要害。提高能源的利用率,有效的回收利用二次能源是当今社会生产和发展的重要条件。 购买设计文档后加 费领取图 纸 课题研究的意义 在现阶段基于我国基本国情,提高能源利用率,有效回收能源进行再利用,具有重 要意义。不仅仅是对环境的一种保护,而且从资源上来说也大大的节约了资源。对于现代化传统工业来说,能源不能有效利用,所以提高能源利用率,回收能源进行再次利用将会产生巨大的效应。 本课题的意义在于:不只要提高能源的使用效率,对废气余热进行回收处理。同时保护环境,不对环境产生危害。 内外余热发电的研究现状 目前在微电子发电机研究方面,国外微电子发电机的理论具有代表性的是普林斯顿大学,南加州大学和密歇根大学。美国的研究成果大多集中在日本的废热使用研究的军事,航空航天,实践和高科技方面,已经应用了热电发电机组 。 我国现阶段状况:热电是可逆的,热电发电和半导体冷却是热电现象的两个方面,相互可逆。 一般是 设温差可以用来发电,若是电源,可以在一端使用冷。半导体制冷和使用具有一定的程度,已经有商业设施和发售,然而温差发电 , 这几乎是一个空白。这是因为我国在军事高科技研发能力相对落后。现阶段随着何种学术互补,我国许多学者对外接触相干技术,在以后的发展中,这种情况一定会逐渐改善。 购买设计文档后加 费领取图 纸 第 2 章 余热发电系统的原理与理论设计 热发电原理 热发电器的原理 余热发电的前提是利用余热发生器,他是将热电材料 产生的热电效应转化为电流 。包括塞贝克效应,珀耳帖效应和汤姆森效应。这三个因素与开尔文关系:有关,如图所示: 图 2 1 热电转换工作原理 图 贝克效应 法国物理学家 路就会形成热电流。这个定律被称为塞贝克效应。 如图 2示: 购买设计文档后加 费领取图 纸 图 2贝克效应图 a,b 为不同的两种材料。当两端的温度差在 T 时,就会产生电动势 V,将其定义为电势率 ,当 T 趋近于 0 时,缩写为: t ( 2 1) 其中 尔帖效应 法国物理学家卡佩尔蒂( 1834 年观察到,当前的节点经过两个导体节点产生温度变化:当它从一侧流向环路节点时,节点将变冷,反向电流将会加热。 1838 出 珀尔帖效应的实质。 表明热点可能会变冷。 这种现象表明,导体电流存在差别时,电路节点的微弱电流会构成可逆的热效应,若单位时间 热量 小与电流的大小成正比关系: ( 2 数,也是 势, q 是传输的电荷。通电时电流从a 到 b, ,吸热, 正,当电流从 b 到 a, 负, 于 0,吸热。 姆逊效应 当电流流经单个导体时,导体中存在温度梯度,产生了可逆效应,这是汤姆森在 1854 年发现的。称为汤姆逊效应,所形成的热量称为汤姆森热,其与 电流 购买设计文档后加 费领取图 纸 和时间过去,当温度梯度相对较小时: ( 2 3) 是汤姆森系数。 当电流到热端, 0, 0, 0,而后吸热。 三个热点系数通过关系式连接得到: 在上式中, T 为绝对温度。从中得出 : 从此我们可以得到,当汤姆逊系数已知时,我们可以计算塞贝克系数。 这表明根据导热率的定义,这种效应应该表示为:矩阵表示形式为: 在上式中, , 分别是电流, 熵流和热流的密度, T 是电场强度,温差,电导率,塞贝克系数,导热系数和温度。 在( 2,表明当 材料以温度差存储时,能够形成电流。 热发电器的理论模型 余热发电器的主要参数是其热电转化功率,也就是最后的输出功率和热电转化效率。在图 2,采用一堆 P,N 电偶臂的模型来进行详细的介绍。 购买设计文档后加 费领取图 纸 图 2 3 理想的热发电器单对电偶臂结构 热发电系统的理论计算 热发电系统温度 梯度的计算 图 2臂式热电发电机主要是通过引流铜,电偶臂,电绝缘热覆盖板组成。 计算三种导热系数: K 错误 !未找到引用源。 K 误 !未找到引用源。 K 错误 !未找到引用源。 ( 2 8) 容易推得总的热导率为: =错 误 !未指定书签。 ( 2 9) 式中 : c 1 导热覆盖基板有效热导率; 导流片的有效热导率; 偶臂有效热导率; l 热覆盖基板厚度; l 流片厚度; 偶臂厚度; A 热覆盖基板的面积; A 流片的面积; A 偶臂面积; K 热覆盖基板导热 率; 购买设计文档后加 费领取图 纸 K 流层导热率; K 偶臂导热率。 氧化铝陶瓷是导热覆盖基板的组成, c 1( 20 W/m. 30 W/m. ) 为有效导热率。当导热系数逐级增加 c 1 = 5 W/m. 导热覆盖基板厚度取: l 1 热覆盖基板的面积取: A 10000流片的材料是铜 , 有效热导率 c 2 = 401W/m. (查自传热学赵镇南 高等教育出版社 附录 3) 导流片的厚度取: l 1 流片的面积取 : A 21偶臂材料是 有效热导率 c 3 = 140 W/m. 电偶臂厚度取: l 16.4 偶臂面积取 : A 3以: K 错误 !未指定书签。 = 50 W/ K 错误 !未指定书签。 = K 错误 !未找到引用源。 = = =误 !未找到引用源。W/ 错误 !未指定书签。 根据傅立叶效应 错误 !未找到引用源。 (= K T 设:热端温度启始为 800 冷端温度为 20 所以: 总 = * 780 = K 1 = K 2 = K 3 = = 以: 错误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。 个电偶臂的功率计算和效率计算 根据牛顿的热力学规律,当热电发电机两端的温度差异时,热电发生器 购买设计文档后加 费领取图 纸 产生热量。 来自热源的热电偶得到的热量是珀尔帖热,焦耳热和热传递的三个之和: 式中: 发电效率; P 输出到负载上的电能; I 回路中产生的电流; Q h 热端的热流; Q l 低温热源从低温端吸收的热流; R L 负载电阻; R 电偶臂的内阻; 塞贝克( 数; K 热传导系数; 热源温度; 冷源温度。 电流回路,消除未知量电流 I ,则发电器的输出功率 P 为: ( 2 12) 由上述三式可得到热电发电器的转换效率为 : 内阻 ( 2 14) 式中: L N N 型电偶臂臂长; N N 型电偶臂电导率; A N N 型电 购买设计文档后加 费领取图 纸 偶臂截面积; L P P 型电偶臂臂长; P P 型电偶臂电导率; P P 型电偶臂截面积。 N P 5 根据实验得出 L /A 200( v/ ) R 800 当 R L R 时,功率最大 所以: 热发电系统的功率与效率的理论计算 选择开始水温为: 20 水的流量为 : v1*s 末温为 25 选择尾气温度为: 800 尾气的流速为 : 3 m/s 末温为 100 水的比 热容 4200 j/ 尾气的密度 1 误 !未找到引用源。 水的密度 1 1000误 !未找到引用源。 尾气的比热 003 j/ 尾气的密度 1 误 !未找到引用源。 假设:忽略热的损耗,则 Q= C*M* C*V* =C*v*s*t* 设 : S 水道 S 气道 1*1 2*v 2* 2 错误 !未找到引用源。 假设现在余热发电系统有三个模块 错误 !未找到引用源。 P=错误 !未找到引用源。 =误 !未找到引用源。 = 未找到引用源。 未找 购买设计文档后加 费领取图 纸 到引用源。 错误 !未找到引用源。 C 错误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。 V 错误 !未找到引用源。 =C 错误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。 v 错误 !未找到引用源。 s(通气管道截面积) 错误 !未找到引用源。 t 错误 !未找到引用源。选择尾气温度为 : 800 末温为 100 尾气的比热 003 j/ 尾气的密度 1 误 !未找到引用源。 尾气的流速为 : 1 m/s t=错误 !未找到引用源。 = 错误 !未找到引用源。 = s s(通气管道截面积) = 未找到引用源。 未找到引用源。 = 700 错误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。 = 未找到引用源。 M 错误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。 未找到引用源。 错误 !未找到引用源。 V 错误 !未找到引用源。 =C 错误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。 v 错误 !未找到引用源。 s 错误 !未找到引用源。 未找到引用源。 错误 !未找到引用源。 2825.8 w 错误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。 = 购买设计文档后加 费领取图 纸 第 3 章 余热发 电系统 的设计 电发生器结构分析 相比以往一般的研究基础上, 微卷式,热电堆,薄膜热电发电器是电热发电器的重要构成,下面是对三种结构的讲解和分析 ,再使用功能和优、劣相比从而选出所需求的发生器类型来进行研讨分析和剖析。 热发电研究方案 国普林斯顿大学研究的方案 图 3型线圈式电加热器 在上图所示中,双环管作为微型线圈式电加热器,也发生气体化学反应的主要场所。通常也被称之为 尺寸约为 5料是氧 化铝陶瓷,在这里我们使用 加工途径完成立体材料,管宽度为 料和空气从泵进入通道,在 间通过两个电极点燃,使燃料持续燃烧。燃料燃烧后的废气由管排出。普林斯顿大学研究了有氢气,甲烷,甲醇和乙醇在内的燃料,因为大部分燃料的保持燃烧,必须初始温度(高于300 C)来连续燃烧。须要使用别的热源预热,氢气就能在室温下加热进行催化。调查结果还显示,在 300下,氢气和空气的混合物能够在很宽的比例范围内反应,使 2 至 12 瓦的热量,热转换为 100 毫瓦的灯泡。 购买设计文档后加 费领取图 纸 除此之外,还有一些 方法,列如微火微电源系统,采用了 结构。利用电化学微机械技术,设计的微型发动机。将发电机和热交换器置于微型装置中。 如下图所示: 图 3 2维和 3维的结构模型 这就是这种 2 维和 3 维的构造模型。在这种装置中,火焰的温度是通过气体燃料的流入来进行改变,通过测试两种不同型号的燃烧器,在高低速流动,高低温度,长时间和短时间停留得到在处于无焰燃烧可以进行的温度范畴,同时制作温度分布仿真。如图所示: 图 3型线圈 式电加热器 温度分布仿真 实验研究还表明,三维的 构能减少热量的损失。 购买设计文档后加 费领取图 纸 国斯图加特大学研究的方案 下图是德国斯图加特大学研制的 型热电发生器 图 3型热电发生器 通过与标准 艺兼容的 薄膜工艺,可以容易地形成 微型热电发电装置的结构。 英国加的夫大学的火力发电科研所将石英上的蓝宝石和多晶硅膜上的硅膜用作热电材料,作为产生为起搏器供电的微型热电发电装置。 它的尺寸: 5 10 于测试,包含不同数量和尺寸的电偶臂。 测试结果表明,每个长,宽,高分别为 450 m, 100 m, m 的热电偶在两种膜材料中的塞贝克电压可以达到 K 左右。 采用较低的导热系数的石英,由于大大降低了基板的热泄漏,器件的能量转换效率可以提高 50 倍,德国斯图加特大学采用晶体硅微处理技术,制造了平面型微型热电发电装置的桥式结构。 试验装置由硅材料制成, P 型和 N 型热电臂长度和宽度分别为 500 m 和 7 m,在 10 m 厚的硅薄膜的中间形成掺杂深度为 l m, 热电偶连接 10 个。 该结构提供与基板 的垂直侧的温度差,从而减小了与热电偶套管平行的基板中的热损失。 这说明,当衬底垂直面的温差为 10K 时,器件的热电功率为 米。 电堆式热电发电器 它是由美国喷气动力实验室( 制的 下图 购买设计文档后加 费领取图 纸 图 3装置的结构与传统的跨平面型微电子冷却装置的结构相同。交叉平面微电子冷却装置的原理与传统的热电冷却装置的原理非常相似,除了基板和热电偶臂本体成为薄膜材料之外, 由于在这种冰箱构造中,热流的导向和基板其表面是如此垂直所谓的。双层基板是连接到冷端和发电机的热端的热电偶。其原理是:根据塞贝克效应,当发电机的冷热端温度差时,电路会产生电流。他使用厚膜 时保持热电臂的横截面积和长度比相同的条件,减少热电吊臂,增加每单位体积密度的热功率。同时,微电子发电装置连接数万个热电偶,在低温差下获得电压高电压,这种微电热发电装置的另一个特点是其制造工艺结合了电化学沉积和集成电路蚀刻工艺。测试装置由 2300 个热电偶组成,热电臂的长度为 50 m,直径为 6 m。 在 温差下,可以在 电压下提供 22 试验表明,上述所用可用于 供微功率。 目前, 在研发使用 P 型和 N 型 米线替代厚膜合金,便用相似的措施完成更小尺寸的半导体电偶臂。 当然发电器的构造还有很多,然而就目前的选取的几种上述结果证明,微卷热电转换器的热损失较小,热能利用率较高,但微加工愈加艰巨。同时,因为热电材料在温度梯度方向上为串联,所以热电材料的温度差不是很大,所以发电量 购买设计文档后加 费领取图 纸 也很小。薄膜热电发电程序从来说微处理技术相对成熟,其尺寸相对较小。但是由一般低功率产生的功 率,仅有微瓦热电堆 对 具备一样的温差,所以每对 串联,功率较大,另外,热源腔最好设计得相对大一点,这样燃料燃烧,温度掌控等比较容易,然而热损失比微型线圈发电机要大。在这里用热电堆式热电发生器作为热电电源的重要部件来设计。 热发电器模块的设计 热电堆型微电热发电机主要包括上,下热罩,分流芯片,焊料层, 悬臂和输出线等部件。 微电子发电机的输出功率和效率会被接触电阻影响,汤姆逊效应和温度波动的影响以及热覆盖片,导流板和焊料层对热导率的影响。 热电发电器模块 的设计有水流道、气流道和热电发电偶臂的构造设计。设计这个模块的形态要注意热量的最大利用。 余热发电器模块设计通常有,微卷式 电堆和薄膜热发电,在这三者之间进行比较发现,微卷式虽然热量损失小,但是加工很复杂,没有条件不便使用。薄膜热发电的处理技术相对不成熟,而且功率很低,不宜进行试验。 和温度场的热电堆并联,每对 温差相同,所以每对 串联,发电功率较大,最终采用热电堆热电,发电机作为火力发电的部件来设计。为达到最大热量的利用,所以我想到了“双管形热电发电器”和“方形热电发电器 ”,双管形热电发电器的热量利用率比方形热电发电器要高,但其应用中制作方面要求较高而且维修不方便,方形热电发电器不但具有较高的热利用率,并且后期用于制造方便,维修简单所以最后采用方形热电发电器。 下面我以简图的形式来介绍一下方形热电发电器电偶臂的具体组成: 图 3形热电发电器电偶臂 购买设计文档后加 费领取图 纸 下图为余热发电器系统的水、气流向简图: 图 3电器系统的水、气流向简图 气管道的结构设计 通气管道位于发电模块中心,选取铜为导热介质,在管道增加了一井字形的材料为铜的导热肋板,增加整个管道的导热率 ,优化整体的热利用率。 图 3 8 通气管道 购买设计文档后加 费领取图 纸 连接通气管道位于通气管道外部,组成为铝合金 ( g,n) ,其安置方法是为底部四边用 75和 95的铅锡合金焊接在通气管道的四边上。通气管道的这种隆起设计是为了将尾气分散导入通气管道,避免尾气堵塞,也可以将尾气中的余热更好的被铜片吸收传递给导热层,提高热利用率。 图 3气管道连接零件 水管道的结构设计 位于通气管道外面的 是两对尺寸不同但外形一样的通水管道,其材料为铝合金 ( g, n) ,该管道的元件有: 2 个管道接头、三块铝合金板(两块小的规格为: 0*2,还有一块大的规格为: 04*2)。 管道的制造步骤为:管接头用 75和 95的铅锡合金焊接在打好孔的小铝合金板上,焊接时防止产生空隙,避免漏水的的情况,再将那块大的铝合金依照图纸折好,用 75和 95的铅锡合金焊接好,下一步整体焊接,再观察看出现有无漏水现象,及时修补。 购买设计文档后加 费领取图 纸 图 3 10 通水管道( 1) 通水管道( 2) 与上方做法相同,只是规格不一样的,总的一点要求就是:焊接完毕后水检,检查何处漏水,及时进行修补,防止后期漏水。 购买设计文档后加 费领取图 纸 图 3 11 通水管道( 2) 热发电器的设计 发电机组主要有热盖基板,导流板和电臂三部分。 当电臂端部之间的温差,P, N 结两种不同的热电材料会产生 应,所以电路中有电流。 图 3 12 电偶臂的理论图形 动 臂式热电发电机 在通风管与水管之间 , 电偶热电发电机有电 购买设计文档后加 费领取图 纸 绝缘热套,引流铜和 臂,热盖 95的氧化铝陶瓷, 导电层材料为铜板,焊料层为 75和 95的锡和导电银塑料和高温银浆。 电臂材料为 电发电机电臂横截面尺寸为 33 臂对对 199 对。 从以往的理论分析可以看出,热电材料的选择赛贝克系数越高,质量越好。图 3绝缘导热覆盖片 购买设计文档后加 费领取图 纸 图 3流层 购买设计文档后加 费领取图 纸 图 3偶臂 电偶臂中的电流流向如下图所示: 图 3偶臂中 电流的流向 购买设计文档后加 费领取图 纸 热发电器的结构制作 普通来说热电热电发电机包括氧化铝陶瓷,热电材料制备, 导体材料生产,热电发电机组装等部分工艺,生产工艺也规模大。 小型热电源的结构有陶瓷基板,铜流层,焊锡层,热电偶电臂和引线等部件。 处理技术如图 3示。 瓷基板的选用与制作 导电层上的陶瓷基材主要用于覆盖铝层工艺,有一些厂家采用铜成型工艺。 偏转器阵列如图 3示,左图和右图涵盖了基板转向层的阵列图和半导体电偶臂的阵列结构。 按照衬基板导流层阵列,这里用 水制造焊料层掩模,见图 3罩通过孔和衬底层的重新固结和收紧。最后在方槽中进入高温导电银胶,从而形成所需的焊料层。 电材料的选用与电偶臂的制作 与一般热电发电机的热电材料制造工艺一样,碲化铋材料和一些添加剂根据规定比例的配方,高于 920K 的温度熔化,再通过晶棒拉丝,切片,切 粒加工,从而得到 们需要的热电偶粒子 使用特殊定制的模具,如图 3P 型电动臂颗粒和 N 型电臂颗粒布置在模具槽的正方形中。 购买设计文档后加 费领取图 纸 图 3 17 小型热电发电器加工工艺框图 图 3 18 发电器覆盖基板导流层结构 购买设计文档后加 费领取图 纸 图 3 19 焊料层掩模 图 3 20 小型电偶臂阵列模具 电器的装配与封装 将 P、 N 型电偶臂颗粒顺次间隔分布在模具中后,再将模具对准氧化铝陶瓷下覆盖基板,让 P、 N 电偶臂对牢导流层,经过焊料层将电偶臂与覆盖层粘接在一起 。然后再用焊料将导出引线与导流层出口粘接在一块。采取相同方法将上覆盖基板与电偶臂颗粒粘接。等导电胶凝结后,将发电器置于高温恒温炉中静置10 小时以上,让焊料和电偶臂导流层充分焊合。高温炉温度保持在 450K 550K 之间。在高温炉中静置到时间后,将发电器取出,用电阻仪初步测试引线两端的电阻,如电阻不是无穷大(一般在 1 10 欧姆),表明焊合成功。此时用高温硅胶把发电器周围封合固化,以起到保护作用。这样,热电发电器的制造就实现了。 热发电器的工艺设计 热电发电机电臂横截面尺寸大多为 1上,粒径较 大,热电材料切割比较容易。 臂放在阵列的专用的模具中,用手动方法,总的加工相对容易。流程图如图 3 21。 现具体阐述如下: 在用导向层处理陶瓷基板之后,接下来是生产电臂。 因为电动臂的尺寸小,材料脆性好,所以这里是一个硅模工艺,也就是先制成一个正方形的正方形的硅模阵列,再放入熔融的热电材料中,并将发电机覆盖的基板,再去除原有的硅模,留下热电电偶臂。 详细的硅模工艺如下:按照热电发生器的设计,制造光刻胶曝光用掩模膜。使用厚度为 抛光硅晶片,尺寸为 8.“荡涤硅晶片,用氢氟酸缓 购买设计文档后加 费领取图 纸 冲液作为 蚀刻溶液除去二氧化硅的外表,并在涂层上放置一层光机器光致抗蚀剂的厚度约为 50 微米。曝光显影后,光致抗蚀剂在硅晶片的表面上形成方孔阵列,再经过深度光刻,硅晶片形成方孔阵列,形成方孔阵列不是一个通孔,而是一个方形凹槽阵列。然后去除硅片上的光刻胶。两片晶片,涂在光致抗蚀剂的另一面,重复曝光显影,光刻,清洗等。方槽的另一面在方槽两侧形成的阵列排列成一列。这时要求在高温炉中需要硅模,将 P 型和 N 型半导体悬臂材料放在石英容器 50。然后,将 P 型热电材料注入硅模侧面上的方形槽中,并且在 硅模具冷却之后,固化了硅模,将硅模翻转,将 通过行硅模冷却,热电材料固化。结束时在硅片两面研磨直到露出热电偶,并按照需求的热电偶高度,确定研磨和研磨的量经过模具的厚度电臂和焊接层的接合,发电机切割封装,要求得到热电发生器。 用图形来体现。整个工艺有涂胶、曝光显影、光刻、铸模以及键合封装等工艺,主要应用了硅模和电偶臂的制造工艺。 购买设计文档后加 费领取图 纸 图 3 21 微型热发电器制作工艺流程 热发电器模块的固定框架设计 考虑到固定框架的最大承受力,同时要让内部的原件牢牢固定在一起,无法移动,所以应该选择硬度较高的材料,这里可以使用不锈钢。用螺母固定好之后,要注意在一侧留下适宜的空间,方便最后将整个系统装置与船体相连。 购买设计文档后加 费领取图 纸 图 3定框架 购买设计文档后加 费领取图 纸 热发电器模块和固定框架装配 固定框架 图 3热 发电器模块 装配的主要要求是:确保每个部件都紧密相连, 避免由于间隙过大而产生的电阻较大。 热发电器模块之间的连接部件 在上海沪旋旋转接头场购买的不锈钢编织软管,是模块之间链接的主要结构。 图 3 24 是金属软管的选取表格,在设计中要让该金属管与废气排放管道的衔接,必须要考虑到金属管道的最大承受压力,还有耐高温- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 发动机 废气 余热 回收 设计 CAD 图纸 优秀 毕业 课程设计 论文
装配图网所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
关于本文