冶金工业是一种消耗大量电能的产业，以钢铁企业为例，焦炉、高炉及炼钢工序中产生的余热的温度最高可达到1600℃，这部分能量主要以对流、辐射的形式耗散掉。由于炼钢工序极其复杂，虽然连铸机上的钢锭温度很高，但采用传统的方法是很难回收其余热的，只能任其白白浪费。因此，如何高效地回收冶金工业中产生的大量余热是一个挑战性的课题，把冶金工业中的余热进行回收再利用对于提高能源利用效率具有重要的意义，上世纪兴起的温差发电技术提供了一种把余热回收再利用的方法。温差发电技术是利用热电转换材料直接将热能转化为电能，和其它的能量转换方式相比，具有清洁，无噪音污染和有害物质排放、高效、寿命长、坚固、污染少、可靠性高，稳定等一系列优点，因此采用半导体温差发电显然是一个较好的方式。
目前虽然对用于废热、余热回收的温差发电器已经有了各种理论上的设计模型，但是现行的余热回收装置大部分是针对废水废气的，还没有与本文相关的研究，而利用余热发电是钢厂希望的回收方式。因此本文针对冶金行业中的高温辐射热难回收这一问题，利用半导体温差发电技术提出了合理的改造方案，论文主要工作如下：
1.本文针对连铸机上的高温辐射热难回收这一特点，对原有温差发电模型的热端进行了改进，提出在热端加矩形格栅、在冷端采用强制水冷的一种新的设计方案，其目的在于提高温差发电器热端温度、热端与冷端的温差，从而提高温差发电器的效率；
2.本文对黑体空腔辐射问题进行了研究，进一步研究了换热器的强化换热，以提高温差发电设备热端的吸热率，设计出高效的温差发电换热器；
3.本文对所设计模型的流场、温度场分布进行了数值模拟，并对计算结果进行了分析；
4.本文还进一步对不同几何尺寸的格栅进行了数值模拟，建立了最优的温差发电器模型，设计了一种新型的基于高温辐射的半导体温差发电器，并分析了该温差发电系统的最佳适用条件，为温差发电器的进一步优化设计提供了理论依据。
- 作 者：
- 许艳艳
- 学科专业：
- 光学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位授予单位：
- 南京航空航天大学
- 导师姓名：
- 王东生
- 学位年度：
- 2011
- 研究方向：
- 语 种：
- chi
- 基金项目：
