發動機余熱溫差發電的研究現狀與挑戰

鄭友取, 應 杰, 李國能, *, 朱亦圓, 沈 融, 湯元君, 郭文文

(1. 衢州學院 機械工程學院, 浙江 衢州 324000;2. 浙江科技學院 能源與環境系統工程系, 浙江 杭州 310023)

0 引 言

國家主席習近平在第75屆聯合國大會一般性辯論會上,鄭重向國際社會宣布,二氧化碳排放力爭在2030年前達到峰值,努力爭取2060年前實現碳中和。二氧化碳減排的基準情景主要通過節能來完成,無法減排的部分通過包括增加再造林和碳捕獲利用與封存等在內的碳匯措施來中和。因此,節能是我國實現“碳中和”目標最重要和最經濟的手段之一,是我國落實節約資源和保護環境兩項基本國策的重要抓手。我國節能潛力巨大,有多個堪比“沙特大油田”的節能“礦藏”,例如船舶航運業和公路運輸業。根據聯合國貿易和發展會議公布的《2019全球海運發展評述報告》,2018年中國的海運總量占全球海運總量的四分之一,而2018年全球海運業貢獻了3.3%的二氧化碳排放,并預計該數值在2050年將增加到近10%。此外,根據我國交通運輸部公布的《2018年交通運輸行業發展統計公報》,截至2017年末我國擁有公路載貨汽車1.368億輛,其中牽引車和掛車超過400萬輛,絕大部分是燃油貨車,電動化難度大。與此同時,船舶發動機和貨車發動機的效率不高,普遍低于45%,由此造成大量的余熱通過煙氣排放到大氣中,一方面造成巨大的能源浪費,另一方面增加了大量的碳排放。

發動機排煙余熱利用是我國經濟主戰場中需求鮮明的節能技術需求之一,但缺乏成熟的發動機排煙余熱利用技術。船舶發動機的排煙溫度通常介于200～400 ℃之間,貨車發動機的排煙溫度介于400～600 ℃之間,且煙氣中存在粘附性強的焦油和炭黑粒子,余熱利用難度高。目前利用廢氣余熱發電的技術有朗肯循環[1]、有機朗肯循環[2]、卡琳娜循環[3]、熱光伏[4]和熱電[5]等。基于塞貝克效應的溫差發電機(Thermo-Electric Generator, TEG)是一種綠色能源技術,具有結構簡單、無運動部件、使用壽命長以及可將熱能直接轉化為電能等諸多優點,在余熱回收利用領域的前景十分廣闊[6],越來越受到人們的重視。溫差發電目前應用在軍事航天、余熱利用、可穿戴電子產品[7]、自供電浮標[8]、自驅動鍋爐[9]、空調冷凝器[10]以及應急電源[11]等領域。溫差發電技術由于其先天的優勢和特點,正從軍用層面不斷向著民用方向發展,例如高容量便攜式的微溫差發電機[12]、用于應急救援的基于燃燒驅動溫差發電機[13-14]以及生物質燃燒驅動的熱電聯供溫差發電機[15]。本文對發動機余熱溫差發電技術進行回顧,分析該技術的研究現狀、應用情況和存在的挑戰,并對后續研究提出展望。

1 半導體溫差發電技術簡介

1.1 塞貝克效應

塞貝克效應,又稱為第一熱電效應,由物理學家托馬斯·塞貝克在1821年偶然發現[16]。如圖1所示,由兩種不同的電導體或半導體材料組成的閉合回路中,在兩連接點處施加不同的溫度,導體或半導體內平均能級較高的載流子就會沿著溫度梯度方向從高溫端向低溫端擴散,當擴散作用與電場漂移作用相互抵消時,就會形成電勢差,從而實現由熱能向電能的直接轉換。通常用塞貝克系數來表征塞貝克效應的大小,其表達式如式(1)。

圖1 塞貝克效應和帕爾貼效應示意圖Fig. 1 Sketch of Seebeck effect and Peltier effect

(1)

式(1)中:S為塞貝克系數,V/K;dT和dV分別代表材料兩端的溫差以及兩端產生的電勢差,即當材料中的空穴為多子時,該材料的塞貝克系數為正值,而電子為多子時則塞貝克系數為負值。上述溫差電動勢如式(2)。

(2)

式(2)中:V為溫差電動勢,V;Th和Tc分別代表熱端溫度和冷端溫度,K;SP和SN分別代表P型和N型兩種材料的塞貝克系數。

熱電偶是塞貝克效應在工業中最常見的應用,其原理是選用兩種塞貝克系數不同的導電材料互相連接形成閉合電路,當兩端接觸點處于不同溫度時電路中產生電動勢,并根據精確的計算與實驗確定電動勢與溫度的對應函數關系實現溫度的測量。熱電材料的種類決定了電動勢的大小以及測溫范圍,常見的K型熱電偶選用的是鎳鉻-鎳硅材料,其標準測溫范圍在233～648 K,誤差允許在±1.5 K內。

1.2 帕爾貼效應

帕爾貼效應,又稱為第二熱電效應,與塞貝克效應互為反效應,由科學家J.C.A.帕爾貼在1834年發現[16]。如圖2所示,在不同的導電材料或半導體材料組成的閉合電路中,接入電源從而使得電流流通,促使導體中載流子發生定向運動。載流子的移動同時伴隨著熵的改變,從而導致能量的吸收或釋放,即載流子從冷端吸熱并運動至熱端后放熱,從而實現泵熱效果。帕爾貼效應在工業中的主要應用為熱電制冷,廣泛用于通信和醫療檢測設備中。材料的帕爾貼系數Π定義如式(3)。

圖2 溫差發電模塊Fig. 2 Thermoelectric module

圖3 余熱溫差發電機的結構Fig. 3 Configuration of waste heat TEG

(3)

式(3)中:I表示材料中的電流,A;q表示材料所吸收或放出的熱量,W/m2。通過兩種不同材料的帕爾貼系數可以計算這兩種材料所組成的制冷系統的制冷量,如式(4)。

Q=(ΠP-ΠN)I

(4)

1.3 湯姆遜效應

湯姆遜效應,又稱為第三熱電效應,由科學家威廉·湯姆遜在1854年發現[16]。湯姆遜效應是指在一個均勻導體中通有電流時,施加一個溫度梯度,通過材料的電流將持續沿著材料內部的電流路徑釋放或吸收一定的熱量。湯姆遜效應的本質是由于當地塞貝克系數由于溫度差異而產生變化,導致載流子從低溫向高溫運動時所吸收或釋放的熱量。通常情況下湯姆遜效應所產生的影響要比其他熱電效應小很多,因此在大多數情況,特別是小溫度梯度條件下,湯姆遜效應可以忽略不計。湯姆遜系數β定義如式(5)。

(5)

式(5)中:q為導體中吸收或釋放的熱量,W/m2;I為流經導體的電流,A;ΔT為導體或半導體的溫差,K。上述三種熱電效應由于其產生機理導致其互相影響,湯姆遜將其推導出并命名為開爾文第二關系式,如式(6)和(7)。

(6)

(7)

1.4 焦耳效應

焦耳效應由科學家詹姆斯·普雷斯科特·焦耳在1841年發現[16]。焦耳效應是指當電流流經導體時會產生熱量。這種熱效應是不可逆的,且適用于任何通電條件下,因此在熱電效應產生的同時也會伴隨焦耳熱的產生。焦耳熱的表達式如式(8)。

(8)

式中:I表示流經該導體的電流,A;R為該導體的電阻,Ω;ρ為該導體的電阻率,Ω·m;l為該導體的長度,mm;A為該導體的橫截面積,m2。

1.5 溫差發電模塊及余熱溫差發電機

溫差發電模塊是以熱電效應為理論基礎設計的一種半導體發電單元,圖2為溫差發電模塊的實物圖以及結構示意圖,其主要組成部分有:PN結、電極、基板材料、密封層和導線。

PN結作為發電功能的載體是最重要的部分,一般由兩種不同的半導體所組成:其中P型材料選用塞貝克系數為正的材料,一般為摻雜少量硼或銦元素的硅或鍺晶體,由于硼或銦原子外層只帶3個電子,在與硅或鍺原子形成共價鍵時會產生一個空穴,因此P型材料有較多的空穴從而帶正電;N型材料選取塞貝克系數為負的材料,一般為摻雜少量磷或銻元素的硅或鍺晶體,由于磷或銻原子外層帶5個電子,在與硅或鍺原子形成共價鍵時則會產生一個電子,因此N型材料有較多的電子而帶負電。最終形成的PN結在溫度場的作用下發生載流子的擴散和漂移,從而實現從熱能向電能的轉換。單個PN結所能產生的溫差電動勢非常低,僅為幾毫伏。溫差發電模塊將大量的PN結互相串聯以獲得足夠的溫差電動勢。

電極用于PN結之間的連接以及與外接導線的連接,主要選用導電系數較好的金屬材料,例如銅等。同時,熱電界面材料是優化熱電材料與金屬電極之間電接觸和界面穩定性的關鍵,因此,通常選擇電阻率較低的薄膜材料來保證良好的電接觸。

基板材料用于確保溫差發電片內部電路與外界的絕緣,同時也作為直接接觸熱源和冷源的外殼部分,因此需要高導熱、絕緣以及耐壓等性質,通常選用氮化鋁和氧化鋁等陶瓷材料,在一些柔性應用中也采用有機材料。

密封層用于防止外界雜質進入溫差發電模塊內部,從而影響PN結性能,通常使用高溫硅膠密封。

導線用于輸出溫差電能,通常采用銅、鋁、合金等電導率較高的材料,并附著聚氯乙烯、聚四氟乙烯等材料用于絕緣。

余熱溫差發電機一般由集熱器、均溫器、溫差發電模塊、液冷模塊和散熱系統組成。集熱器主要用于收集發動機排煙中的熱量,均溫器主要用于把集熱器收集而來的熱量均勻地通過溫差發電模塊進行溫差發電,液冷模塊和散熱系統主要將溫差發電模塊冷端的熱量帶走,從而形成穩定的溫差。

2 研究現狀

2.1 溫差發電材料的研究進展

目前,在溫差發電材料研究領域已有廣泛研究,眾多報道研究了各種溫差發電材料的性能。溫差發電系統的發電效率首先取決于溫差發電材料的熱電輸運特性。性能優越的溫差發電材料需要同時滿足優異的電輸運和極低的熱傳導這一本征相互矛盾的需求,一般采用ZT值表示。一般認為當ZT值大于1時,溫差發電材料具有實用價值;當ZT值大于2時,可適用于中等規模應用;當ZT值大于3時,可應用于大規模和大功率發電。關于溫差發電材料的研究,可見相關綜述論文[17-19],其中Gaultois等[17]建立了一個數據庫,系統回顧了各種溫差發電材料的性能,其數據量超過18 000個。2022年Yan和Kanatzidis系統闡述了目前熱電材料協同調控的方法[19],指出了當前熱電材料的發展趨勢和商業化存在的挑戰。近年來,Zhao等[20]報道了一種新的溫差發電材料SnSe,獲得了高達2.6的ZT值,高于2012年報道的ZT值為2.2的PbTe[21]和2001年報道的ZT值為2.4的Bi2Te3/Sb2Te3[22]。然而,SnSe在中低溫段(300～773 K)的ZT值很低,介于0.1到0.9之間。隨后,Zhao的團隊對SnSe進行了改性,把中低溫段的ZT值提高到0.7～2.0[23]。He等[24]報道了一種新型溫差發電材料SnMn0.07Te,其ZT值在920 K時為1.25。Fu等[25]合成了P型FeNbSb溫差發電材料,其ZT值在1 200 K時可達到1.5。Meroz等[26]制備了溫差發電材料Bi2Te2.4Se0.6,其ZT值在448 K時達到0.9。Liu等[27]報道了α-MgAgSb的ZT值在550 K可達1.2～1.4。Jiang等[28]通過調控電子局域化程度,避免了無序引入對電子傳輸的影響,從而使高熵GeTe基材料的電性能得到了顯著提升,其ZT值可以達到2.7。Hinterleitner等[29]在硅晶體上覆蓋一層由鐵、釩、鎢和鋁元素組成的合金材料,實現了ZT值超過5.0,是溫差發電材料的重大突破。由此可見,當前報道的溫差發電材料的最大ZT值普遍超過1.5,但是在低溫區間的ZT值均不理想[19],綜合技術成熟度和性價比而言,碲化鉍和碲化鉛錫(需要與碲化鉍混合)是目前規模化銷售和應用的溫差發電材料[17, 29],其ZT值在1.0左右。值得提及的是,我國的科學家在溫差發電材料的研究上走在世界前沿,其中清華大學的李敬鋒團隊、北京航空航天大學的趙立東團隊和鄧元團隊、浙江大學的趙新兵團隊和朱鐵軍團隊、華中科技大學的楊榮貴團隊、武漢理工大學的唐新峰團隊、上海硅酸鹽研究所的史迅團隊、哈爾濱工業大學的隋解和團隊、武漢科技大學的樊希安團隊和南方科技大學的何佳清團隊等是部分杰出的代表。

2.2 發動機余熱溫差發電的研究進展

目前國外已經開展了系列的相關研究,國內也有相關報道,研究主要集中在公路運輸業的排煙余熱發電,在船舶航運業的排煙余熱發電則不多見。關于汽車發動機排煙余熱溫差發電的研究,從研究現狀、挑戰和展望可見,文獻[30]為一篇非常完備和客觀的綜述。美國率先開始研究汽車尾氣余熱溫差發電,目前世界上報道的最大發電功率的汽車尾氣余熱溫差發電系統是基于一臺14 L的柴油機(如圖4),發電功率為1 068 W[31]。國內報道的最大發電功率的汽車尾氣余熱溫差發電系統是基于一臺2 L的柴油機,發電功率為944 W[32]。由于增加汽車載重會增加燃油消耗,研究表明每增加1 kg的載重需要增加功率消耗約為12 W[33],因此,除發電功率之外,汽車尾氣溫差發電的節油率是更為核心的參數。根據對已有文獻的統計,汽車尾氣溫差發電的效率介于0.5%和2%之間[30],差別較大。當前汽車尾氣余熱溫差發電研究工作絕大多數采用肋柱(肋片)強化集熱,其核心原因是氣固界面之間的對流換熱系數很小,低于100 W/m2[34]。近期已有研究工作嘗試改變肋柱形狀來降低壓損,獲得更好的溫差發電性能[35-39],但是沒有耦合均溫概念[40]進行優化。與此同時,也有學者嘗試采用相變材料和熱管來改善熱端的溫度分布[41-42],但是沒有對耦合肋柱尺寸和分布進行優化。此外,近期有學者指出,對于某一特定的集熱器存在最佳的溫差發電片安裝數量[43-44],使得汽車尾氣余熱溫差發電系統的發電功率最大。在國內,天津大學[45]、清華大學[46]、華能集團[47]、大連理工大學[48],武漢理工大學[49]、中國地質大學[50]、太原理工大學[51]、合肥工業大學[52]和江蘇大學[53]等單位都設計了汽車尾氣余熱溫差發電系統,開展了富有成效的探索。

圖4 千瓦級汽車發動機余熱溫差發電機[31]Fig. 4 Kilo-Watt waste heat TEG for vehicle engine[31]

圖5 京杭運河800 t內河船舶發動機余熱溫差發電機Fig. 5 Demonstration application of a waste heat TEG in an 800-ton inland waterway vessel on China′s Grand Canal

關于船舶發動機排煙余熱溫差發電,目前的研究報道較少,主要原因是海運行業的相對密閉性。Nour Eddine等[54]搭建了船舶發動機排煙余熱溫差發電實驗臺架,獲得了1.3%的節油率。Kristiansen等[55]對船舶中850 kW廢棄物焚燒鍋爐進行了余熱溫差發電測算,發現其余熱回收效率為6.8%。Loupis等[56]研制了一套船舶余熱溫差發電裝置,其計算結果表明當冷熱溫度差為220 ℃時,其轉化效率為6.4%。Ji等[57]針對溫差發電在船舶中的設計參數進行了研究,發現溫差發電片組合高度是影響發電量的最重要因素。Joseph等[58]為了克服溫差發電在船舶余熱回收中輸出損失,保證溫差發電模塊最優輸出,設計了一套雙串轉換器系統,并與單串轉換器進行對比,發現雙串轉換器能夠將能量輸出提高24%,顯著提高了能量轉化效率。在國內,寧波大學郭江榮等[59]分析了半導體熱電材料最佳工作溫度區間特性,探討了溫差發電技術在船舶中應用的可行性。大連海事大學的王洪明等[60]針對船舶余熱回收搭建了溫差發電裝置,獲得了不同熱端溫度下的輸出功率和系統效率,最高效率為1.7%左右。天津大學賈琦等[61]設計并搭建了基于柴油主機的溫差發電系統,探討了冷熱端溫度變化對輸出功率的影響。作者在浙江省能源集團的支持下,在國內率先把余熱溫差發電技術應用于1艘近海船和2艘內河船舶排煙系統上并實際參與船舶的正常航運,實現了1 810 W的發電功率[62]。表1給出了部分上述研究工作的主要結果,表中的Ptot表示總發電功率,模塊表示溫差發電模塊,ΔP為余熱溫差發電機的壓損,efoverall表示系統發電效率。

表1 發動機余熱溫差發電的研究進展Table 1 The-state-of-the-art of engine waste heat TEG

從上述討論可以發現,當前發動機余熱溫差發電技術正處于快速迭代的進程中,有望在不久的將來進入實用化,特別是隨著環保要求的提高,人們采用了更加環保的天然氣發動機或氫氣發動機。天然氣或氫氣動力發動機的排煙更加潔凈,對應用余熱溫差發電技術更為有利。對于一個余熱溫差發電系統,評價指標至關重要,一般地,衡量余熱溫差發電系統的先進性,可采用以下評價指標[63]。

(9)

公式(9)中的efTE和efoverall分別表示系統的熱電效率和系統發電效率,efTE,max表示溫差發電模塊出廠時的最大熱電效率,Pin表示系統輸入功率(總余熱功率)。

公式(9)中的系統發電效率可通過以下公式獲得。其中efheat表示余熱溫差發電系統的集熱效率,定義為集熱器收集的熱流功率占發動機排煙余熱總功率的比值。

efoverall=efheatefTE

(10)

由公式(9)和(10)可見,余熱溫差發電系統的集熱效率至關重要,這決定著發動機排煙余熱中有多少比例的余熱用于溫差發電。此外,余熱溫差發電系統的熱電效率與溫差發電模塊的最大熱電效率之間的差距也極其重要,這反映了溫差發電模塊潛能的釋放度,間接體現了余熱溫差發電系統設計是否合理和先進。集熱效率的大小與排煙背壓耦合在一起,溫差發電系統的熱電效率與熱端溫度分布均勻性和熱匹配耦合在一起,上述兩點是余熱溫差發電技術的兩個底層科學問題。

3 存在的挑戰

(1)余熱溫差發電機的熱端溫度不均勻性

余熱溫差發電系統實際運行的熱電效率與溫差發電模塊的最大熱電效率之間差距,受限于熱端溫度分布的均勻性[64]。由于余熱溫差發電系統不可避免地采用數十個甚至數千個溫差發電模塊,煙氣中的熱流密度不斷被集熱器吸收導致其溫度不斷下降,并且集熱器和均溫器材料的導熱系數有限,這三個方面的綜合作用導致了余熱溫差發電系統的熱端溫度不斷下降,其原理如圖6所示。此外,為了確保余熱溫差發電系統運行的安全性,系統運行最高溫度往往由在最高溫度下工作的溫差發電模塊決定,而其他溫差發電模塊的運行溫度將低于出廠的溫度。因此,在一個余熱溫差發電系統中,往往只有少數的幾個溫差發電模塊在其設計的熱電轉換效率下工作,而其余溫差發電模塊將偏離其最大的熱電效率工作。綜上所述,一個余熱溫差發電系統實際運行的熱電效率必然低于溫差發電模塊的設計熱電效率。熱端溫度沿著煙氣流動方向的下降斜率是余熱溫差發電系統設計先進性的主要體現之一。當前的研究主要采用熱管[41]、相變材料[65]和中間流動介質[66]等媒介,也有采用局部加密[67]或采取熱補償[13]措施等方法,從而改善熱端溫度的下降斜率。

圖6 余熱溫差發電機的熱端溫度分布Fig. 6 Hot-end temperature distribution of waste heat TEG

(2)集熱效率與壓降之間的矛盾

由公式(9)和公式(10)可見集熱效率的重要性。由于氣固兩相之間非常低的對流換熱系數,設計余熱溫差發電系統時往往要設計延伸面積型的集熱器,通過讓更多的面積接觸煙氣,從而收集足夠的熱流功率。一般地,集熱器采用平面型肋片和針狀肋柱[35-39]。然而,肋片(肋柱)的存在將不可避免地產生壓降[68],從而影響上游發動機的工作。目前已有的文獻報道的壓降可高達一千帕以上(2.1 kPa[69],3.1 kPa[70],4.8 kPa[71]),由此帶來可觀的發動機功率損失,在計算余熱溫差發電系統的節油率時,需要考慮由于壓降導致的發動機功率損失。實際上,對于加肋片(肋柱)后的集熱器,可以采用經驗公式進行估算壓降,從而不斷調整設計,獲得最佳的集熱效率和壓降組合。作者設計了一個耦合材料、器件和系統的分析設計模型[62],可以在設計時耦合計算獲得集熱面積、壓降和發電功率。

(3)沾污影響

在已有的文獻研究中很少研究提及沾污問題,圖7首次公開了作者在開展示范工程應用時的余熱溫差發電機在船舶正常營運6個月后的積碳沾污情況。由圖7可見,余熱溫差發電機安裝到柴油發電機之后,沾污較為嚴重。通過測量,積灰厚度高達1.2 mm。這嚴重影響到了集熱效果和壓降大小。更為重要的是,綜合其它運行數據看,船舶在運行時油門變化幅度很大,意味著排氣速度波動很大,在這樣的條件下,上述積灰依然存在,因此可以肯定該積灰的黏性較大,采用普通吹掃不能完成清潔工作。后續研究可開發一些防積灰的涂層。

圖7 運行6個月后船舶余熱溫差發電機內的積灰Fig. 7 Ash contamination of waste heat TEG after running for six months

(4)發動機排煙溫度的波動

關于汽車發動機的變負荷對余熱溫差發電的性能影響已有較多的研究,但是很少研究給出船舶發動機運行的排煙溫度曲線以及安裝余熱溫差發電機后的熱端溫度波動曲線。圖8給出了一艘內河船舶發動機的排煙溫度和余熱溫差發電機熱端溫度在16 h內的負荷波動情況。由圖8可見,發動機工作時負荷變化大,熱端溫度在某個瞬間可達到250 ℃(溫差發電模塊的長期運行溫度上限)。在大部分時間熱端溫度僅為150 ℃左右,此時溫差發電模塊的潛力沒能完全發揮出來。如果增加集熱面積,在發動機高負荷工作時,溫差發電模塊將超溫運行造成系統損壞。由此可見,發動機排煙溫度的波動特點給余熱溫差發電系統帶來了極大的挑戰。一種有潛力的解決辦法是增加必要的主動控制策略,當發動機負荷過高時,影響到溫差發電機的安全運行時,應該打開旁路系統,從而保護溫差發電機,這是后續研究的一個重要方向。在已有的文獻研究中,Lan等[52]報道的專門為增程式汽車發動機開發的余熱溫差發電系統則沒有這個問題,因此增程式汽車發動機的運行負荷的固定的,其排氣溫度也是固定的。

圖8 船舶發動機排煙余熱溫差發電機的進氣溫度和熱端溫度Fig. 8 The flue gas and hot-end temperatures of waste heat TEG in a waterway vessel

4 結 論

本文介紹了發動機余熱溫差發電系統的技術原理,包括塞貝克效應、帕爾貼效應、湯姆遜效應和焦耳效應,進而介紹了溫差發電模塊的結構和發動機余熱溫差發電系統的構成。論文在系統回顧國內外研究現狀的基礎上,分析了當前熱電材料和余熱溫差發電系統的發展狀況、應用潛力、評價指標和存在的問題和挑戰,通過分析和討論獲得了以下結論:

(1)基于塞貝克效應的半導體余熱溫差發電在利用發動機余熱方面具有極大的潛力,當前的研究不斷更新迭代,已具備走出實驗室并在實際場景中應用的案例。

(2)發動機余熱溫差發電系統不可避免地采用數十個甚至數千個溫差發電模塊,煙氣溫度不斷下降,集熱器和均溫器材料的導熱系數有限,這三個方面的綜合作用導致了余熱溫差發電系統的熱端溫度不斷下降,潛在的解決方案包括熱管、相變材料和中間流動介質等媒介,或采用局部加密肋片(肋柱)和采取熱補償等措施。

(3)集熱效率與壓降的耦合關系是提升發動機余熱溫差發電系統性能的關鍵問題,應該開發耦合材料、器件和系統三個層級的分析設計模型,從而獲得最佳的集熱效率和壓降組合。

(4)在應用示范工程中發現,沾污和工作負荷大是當前應用發動機余熱溫差發電技術的難點,需要開發防積灰涂層和主動控制的煙氣旁路新技術來解決上述問題。