一種基于溫差電池（塞貝克效應(yīng)）的新型節(jié)能燃?xì)庠?/h1>
2017-05-30 10:21:28吳旭
工業(yè)設(shè)計(jì) 2017年1期
吳旭
摘 要：本作品是一種基于溫差電池（塞貝克效應(yīng)）的新型節(jié)能燃?xì)庠睢Ｊ沟脿t灶能夠最大化的利用流失的熱量實(shí)現(xiàn)鼓風(fēng)，從而提高爐灶對(duì)燃料的利用率。在爐灶外火蓋周圍用防火材料做成的聚火罩上用導(dǎo)熱管將流失的熱量導(dǎo)出，導(dǎo)出熱能由溫差電池（利用溫度差異，使熱能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置）轉(zhuǎn)換為電能，安裝在灶底的風(fēng)扇利用這部分電能將空氣鼓入灶內(nèi)，提高燃燒率。一種基于溫差電池（塞貝克效應(yīng)）的家用節(jié)能爐灶，包括溫差電池（塞貝克效應(yīng)）、整流器、蓄電池、鼓風(fēng)風(fēng)扇、普通節(jié)能燃?xì)庠睢?/p>
關(guān)鍵詞：溫差電池；塞貝克效應(yīng)；新型節(jié)能燃?xì)庠?/p>
1研制背景及意義
目前我國(guó)燃?xì)饽茉垂?yīng)日趨緊張，僅就民用及商用燃?xì)庑枨蠖?，全?guó)數(shù)以萬計(jì)的家庭、酒店、賓館和食堂等每日即需消耗數(shù)以萬立方計(jì)的燃?xì)?。但傳統(tǒng)的燃?xì)庠O(shè)備普遍存在燃?xì)庀牧看螅紵实?，環(huán)境污染嚴(yán)重，熱能有效利用率低下等缺陷。目前，我國(guó)環(huán)境污染問題十分嚴(yán)重，溫室效應(yīng)十分顯著。如果家用、商用的節(jié)能灶大力推廣，可以給國(guó)家省下大量的能源，使廢氣排放量大大降低。
目前市場(chǎng)使用的普通節(jié)能爐灶，主要通過將傳統(tǒng)燃?xì)庠疃嘀鹪慈紵脑斐蓡沃鶓腋∪紵姆绞?，使火力均勻分布在鍋底，高溫全部集中于鍋底，其熱量大部分被鍋底吸收，從而減少了熱量損失。但是，即使這樣也會(huì)有45%左右的熱量白白損失。而基于溫差電池的新型節(jié)能爐灶，是在普通節(jié)能爐灶的基礎(chǔ)上，把損失的熱量利用起來，通過風(fēng)扇鼓風(fēng)，進(jìn)一步提高了燃燒效率，這項(xiàng)技術(shù)與其他的不同在于實(shí)現(xiàn)了能量使用率的最大化。
前蘇聯(lián)在1942年研制出世界上首臺(tái)溫差發(fā)電機(jī)，當(dāng)時(shí)的發(fā)電效率約為1.5%—2%。此后，隨著各國(guó)工業(yè)的發(fā)展，各領(lǐng)域?qū)﹄娏Y源的需求呈幾何增長(zhǎng)。因此，溫差發(fā)電技術(shù)得到巨大發(fā)展。從1960年開始，航空航天、軍事以及遠(yuǎn)洋探索領(lǐng)域已經(jīng)運(yùn)用溫差發(fā)電技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，其應(yīng)用領(lǐng)域逐漸拓寬，除了軍事和高科技領(lǐng)域外，民用、輕工業(yè)等領(lǐng)域也有了較好的發(fā)展。
進(jìn)入21世紀(jì)以來，人類面臨能源枯竭和環(huán)境污染的危險(xiǎn)，因此，各國(guó)對(duì)清潔能源和再生能源發(fā)電方面研究投入巨大財(cái)力和物力，許多成果已經(jīng)開始商用化。溫差電池的技術(shù)性能穩(wěn)定，有體積小、重量輕、無振動(dòng)、無噪音等優(yōu)點(diǎn)?？梢苑奖愕匕惭b在燃?xì)鉅t灶上，使燃?xì)鉅t灶的節(jié)能率、節(jié)時(shí)率和熱效率都有顯著提高。面對(duì)目前能源供應(yīng)緊張的大趨勢(shì)，如果這種基于溫差電池的新型燃?xì)鉅t灶可以大力推廣，那么對(duì)于國(guó)家的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等多方面都有巨大的意義。
2 設(shè)計(jì)方案
2.1基于溫差電池（賽貝克效應(yīng)）的新型節(jié)能燃?xì)庠罱Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
一種基于溫差電池（賽貝克效應(yīng)）的家用節(jié)能爐灶包括溫差電池、整流器、蓄電池、無葉鼓風(fēng)風(fēng)扇、普通節(jié)能燃?xì)庠睢?/p>
2.1.1溫差電池原理
塞貝克效應(yīng)，英文名稱為Seebeck effect，它是指由于溫度差異而產(chǎn)生的熱電現(xiàn)象。電流的出現(xiàn)方法可以簡(jiǎn)要概括為：溫度不同的兩個(gè)金屬點(diǎn)相連，組成回路，利用這種方式產(chǎn)生的電流叫做熱電流。金屬的電子逸出功和有效電子密度決定了接觸電勢(shì)差，而接觸電勢(shì)差的產(chǎn)生源于兩種不同的金屬的互相接觸，這就是塞貝克效應(yīng)的實(shí)質(zhì)。不同種類的金屬導(dǎo)體接觸時(shí)，由于其自由電子密度有差異，電子擴(kuò)散就會(huì)發(fā)生在兩種金屬的接觸面上。電子密度和電子的擴(kuò)散速率有關(guān)并和接觸區(qū)域的溫度成正比。因此，溫差電池就是利用溫度差異使熱能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置。
2.1.2整流器
整流器是一種將交流電轉(zhuǎn)化為直流電的裝置。它除了能給負(fù)載供電的功能外，還可以為蓄電池充電。
2.1.3蓄電池
蓄電池是一種把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。首先把電能儲(chǔ)存為化學(xué)能，電池沒有電后使其內(nèi)部活性物質(zhì)再生，需要時(shí)再放電。
2.1.4無葉風(fēng)扇
無葉電風(fēng)扇，沒有傳統(tǒng)風(fēng)扇的扇葉。其原理是從底部的吸風(fēng)孔先吸入空氣，圓環(huán)內(nèi)部的葉輪把空氣以圓形軌跡噴出，使其噴出空氣的軌跡大致為圓形，利用這種方式產(chǎn)生的空氣流比普通風(fēng)扇更平穩(wěn)。不會(huì)感到?jīng)_擊和刺激。無葉電風(fēng)扇同時(shí)帶有變頻風(fēng)速大小調(diào)節(jié)裝置，能耗低，約為普通風(fēng)扇的50%。通過蓄電池給電，能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的空氣流為燃?xì)庠罟倪M(jìn)充足空氣讓天然氣充分燃燒，提高燃燒效率。
2.2 溫差電池儲(chǔ)能
所研制的溫差電池儲(chǔ)能系統(tǒng)主要有三部分構(gòu)成，分別為溫差電池、整流器、蓄電池。在制造便攜電源中，由于半導(dǎo)體在使用壽命以及保護(hù)環(huán)境等方面擁有巨大優(yōu)勢(shì)，其成為現(xiàn)今溫差電池儲(chǔ)能中的最佳材料。只要保持組件兩面的溫度差異為600℃，就可發(fā)出3.5V的電壓，0.6A的電流。在小于180℃的熱面上，發(fā)電組件可以穩(wěn)定的貼在表面上，需要注意的是，應(yīng)該均勻地給發(fā)電組件受熱。此外，為了保證把傳過來的熱量隨時(shí)帶走，必須在冷面中安裝散熱片，并采取一些其他的冷卻措施以提高效果，保持組件兩面間的溫差。整流器將輸出值控制在一定范圍之內(nèi)，由此可以安全便捷地將溫差發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能儲(chǔ)存在蓄電池中，蓄電池選擇規(guī)格為6V /5A的鋰電池，可以很好地給無葉鼓風(fēng)風(fēng)扇提供電力。
2.2.1 溫差節(jié)能燃?xì)庠顚?shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭谱髟斀?/p>
（1）溫差電池儲(chǔ)能系統(tǒng)所使用的溫差電池（圖2）
2.2.2 溫差儲(chǔ)能實(shí)驗(yàn)平臺(tái)使用方案
溫差電池儲(chǔ)能系統(tǒng)主要由三部分構(gòu)成，分別是發(fā)電、整流、儲(chǔ)能，當(dāng)燃?xì)庠铋_始工作時(shí)，大量的余熱不能充分利用，通過導(dǎo)氣管導(dǎo)出的熱氣作為溫差電池的熱源，利用這些廢熱進(jìn)行發(fā)電，通過整流器整流之后先存儲(chǔ)在蓄電池中，同時(shí)由蓄電池為無葉風(fēng)扇提供電能，源源不斷地鼓進(jìn)空氣使天然氣更加充分地燃燒。
2.2.3 溫差儲(chǔ)能實(shí)驗(yàn)平臺(tái)分析
圖6為元件的原理圖。N型和P型半導(dǎo)體交替排列，每一對(duì)半導(dǎo)體的一端放置金屬導(dǎo)體片，另一端連接負(fù)載電阻R。當(dāng)電流在負(fù)載電阻上通過時(shí)，必須使回路中產(chǎn)生溫差電動(dòng)勢(shì)，即一側(cè)的溫度加熱至T1，而另一側(cè)加熱至T2時(shí)。根據(jù)塞貝克定律中α為電動(dòng)勢(shì)率之和，r為兩臂的內(nèi)阻之和。r=（ρ1/s1+ρ2/s2）中，ρ表示兩臂的電阻率、s表示橫截面積，溫差發(fā)電效率的定義是外電路中得到的有用電能與熱源所消耗的能量之比。熱源消耗的能量包括以下幾項(xiàng)：1. 熱端吸收的珀?duì)柼麩酫1Q1=α2T1（T1-T0）/（R+r） ；2.熱端傳導(dǎo)到冷端的熱量QmQm=K（T1-T0） 3. 溫差電池內(nèi)，焦耳熱從電流I中流過，其中1/5的熱量轉(zhuǎn)移到熱端中，從而把功率還給熱源。溫差材料的品質(zhì)因數(shù)為，當(dāng)R=r時(shí)，在最大輸出功率的條件下，溫差電池的效率。
溫差發(fā)電機(jī)中的品質(zhì)因數(shù)Z由于熱端和冷端溫度和溫差發(fā)電材料產(chǎn)生，Z值還對(duì)溫度有強(qiáng)烈的依賴性，所以不同的工作溫度需要不同的材料來匹配。我們使用溫差發(fā)電材料為PbTe合金，用康銅片連接，其熱端溫度可達(dá)600℃。
3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析
從表1可以看出，溫差節(jié)能燃?xì)庠羁梢源蠓忍岣呷紵省？梢源蟠蠊?jié)省時(shí)間和金錢，同時(shí)對(duì)環(huán)境的影響和其他兩種燃?xì)庠钕啾?，具有非常大的?yōu)勢(shì)。
在我國(guó)，每天數(shù)以萬計(jì)的家庭、酒店、賓館、食堂需消耗數(shù)以萬立方計(jì)的燃?xì)?，而采用此新型?jié)能燃?xì)庠?，將大大?jié)省燃?xì)饬?。目前，中?guó)已成為世界第四大天然氣消費(fèi)國(guó)。2015年我國(guó)天然氣進(jìn)口量達(dá)900億立方米。據(jù)專家預(yù)測(cè)，我國(guó)天然氣消耗量將在未來十年內(nèi)達(dá)到約3310億立方米，成為全球第二大天然氣消費(fèi)國(guó)，占世界總消耗量的7%。面對(duì)這種局面，溫差節(jié)能燃?xì)庠畹耐茝V使用，將會(huì)給國(guó)家節(jié)省上百億的資金，對(duì)于我國(guó)來說，意義十分巨大。
4 創(chuàng)新點(diǎn)及應(yīng)用
基于溫差電池新型節(jié)能燃?xì)庠?，將浪費(fèi)的熱量轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存起來，供給風(fēng)扇從而實(shí)現(xiàn)給燃?xì)庠罟娘L(fēng)來提高燃燒效率的目的。與普通的節(jié)能燃?xì)庠钕啾?，它很好的吸收了鍋底吸收不到的那部分熱量，將其有效地利用，通過溫差儲(chǔ)能系統(tǒng)，鼓風(fēng)，提高燒效率。大大節(jié)省了家庭、酒店、食堂等的用氣量。由于有安全、無噪音、穩(wěn)定等這些優(yōu)點(diǎn)，無論是家庭還是酒店，食堂都可以放心使用。全國(guó)數(shù)以萬計(jì)的家庭、酒店、賓館和食堂等每天即需消耗數(shù)以萬立方計(jì)的燃?xì)猓捎么诵滦凸?jié)能燃?xì)庠?，將大大?jié)省燃?xì)饬?。從全?guó)范圍來看，可以非常有效地緩解我國(guó)用氣緊張的問題。而且可以減少溫室氣體的排放量。
綜上所述，此新型節(jié)能燃?xì)庠畹墓?jié)能方式區(qū)別于傳統(tǒng)技術(shù)，無論對(duì)普通家庭還是酒店，食堂等都可以節(jié)省很大一筆開銷。對(duì)于國(guó)家來說，更是具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
參考文獻(xiàn)：
[1] 鐘偉. 新型鼓風(fēng)完全預(yù)混式家用燃?xì)庠顭峁ば阅苎芯縖D]. 重慶大學(xué) 2013
[3] 王書鵬，李建新. 溫差發(fā)電技術(shù)在低品位熱能中的應(yīng)用研究[J]. 寧波節(jié)能. 2009（04）
[4] 孟德奇. 預(yù)混燃燒 灶具燃燒技術(shù)升級(jí)方向[J]. 現(xiàn)代家電. 2010（08）
[5] 白忠愷. 中高溫余熱回收半導(dǎo)體溫差發(fā)電熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[D]. 南京航空航天大學(xué) 2009
[6] 種道坤. 溫差發(fā)電技術(shù)用于工業(yè)廢熱利用的可行性分析[J]. 硅谷. 2013（01）
[7] 柳長(zhǎng)昕. 半導(dǎo)體溫差發(fā)電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究及其應(yīng)用[D]. 大連理工大學(xué) 2013
[8] 張薇. 淺談無葉風(fēng)扇的原理應(yīng)用工業(yè)前景[J]. 企業(yè)導(dǎo)報(bào). 2012（04）
[9] 吳敏. 新型風(fēng)扇——無葉風(fēng)扇中的物理原理[J]. 中學(xué)物理 2013年16期
吳旭
摘 要：本作品是一種基于溫差電池（塞貝克效應(yīng)）的新型節(jié)能燃?xì)庠睢Ｊ沟脿t灶能夠最大化的利用流失的熱量實(shí)現(xiàn)鼓風(fēng)，從而提高爐灶對(duì)燃料的利用率。在爐灶外火蓋周圍用防火材料做成的聚火罩上用導(dǎo)熱管將流失的熱量導(dǎo)出，導(dǎo)出熱能由溫差電池（利用溫度差異，使熱能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置）轉(zhuǎn)換為電能，安裝在灶底的風(fēng)扇利用這部分電能將空氣鼓入灶內(nèi)，提高燃燒率。一種基于溫差電池（塞貝克效應(yīng)）的家用節(jié)能爐灶，包括溫差電池（塞貝克效應(yīng)）、整流器、蓄電池、鼓風(fēng)風(fēng)扇、普通節(jié)能燃?xì)庠睢?/p>
關(guān)鍵詞：溫差電池；塞貝克效應(yīng)；新型節(jié)能燃?xì)庠?/p>
1研制背景及意義
目前我國(guó)燃?xì)饽茉垂?yīng)日趨緊張，僅就民用及商用燃?xì)庑枨蠖?，全?guó)數(shù)以萬計(jì)的家庭、酒店、賓館和食堂等每日即需消耗數(shù)以萬立方計(jì)的燃?xì)?。但傳統(tǒng)的燃?xì)庠O(shè)備普遍存在燃?xì)庀牧看螅紵实?，環(huán)境污染嚴(yán)重，熱能有效利用率低下等缺陷。目前，我國(guó)環(huán)境污染問題十分嚴(yán)重，溫室效應(yīng)十分顯著。如果家用、商用的節(jié)能灶大力推廣，可以給國(guó)家省下大量的能源，使廢氣排放量大大降低。
目前市場(chǎng)使用的普通節(jié)能爐灶，主要通過將傳統(tǒng)燃?xì)庠疃嘀鹪慈紵脑斐蓡沃鶓腋∪紵姆绞?，使火力均勻分布在鍋底，高溫全部集中于鍋底，其熱量大部分被鍋底吸收，從而減少了熱量損失。但是，即使這樣也會(huì)有45%左右的熱量白白損失。而基于溫差電池的新型節(jié)能爐灶，是在普通節(jié)能爐灶的基礎(chǔ)上，把損失的熱量利用起來，通過風(fēng)扇鼓風(fēng)，進(jìn)一步提高了燃燒效率，這項(xiàng)技術(shù)與其他的不同在于實(shí)現(xiàn)了能量使用率的最大化。
前蘇聯(lián)在1942年研制出世界上首臺(tái)溫差發(fā)電機(jī)，當(dāng)時(shí)的發(fā)電效率約為1.5%—2%。此后，隨著各國(guó)工業(yè)的發(fā)展，各領(lǐng)域?qū)﹄娏Y源的需求呈幾何增長(zhǎng)。因此，溫差發(fā)電技術(shù)得到巨大發(fā)展。從1960年開始，航空航天、軍事以及遠(yuǎn)洋探索領(lǐng)域已經(jīng)運(yùn)用溫差發(fā)電技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，其應(yīng)用領(lǐng)域逐漸拓寬，除了軍事和高科技領(lǐng)域外，民用、輕工業(yè)等領(lǐng)域也有了較好的發(fā)展。
進(jìn)入21世紀(jì)以來，人類面臨能源枯竭和環(huán)境污染的危險(xiǎn)，因此，各國(guó)對(duì)清潔能源和再生能源發(fā)電方面研究投入巨大財(cái)力和物力，許多成果已經(jīng)開始商用化。溫差電池的技術(shù)性能穩(wěn)定，有體積小、重量輕、無振動(dòng)、無噪音等優(yōu)點(diǎn)?？梢苑奖愕匕惭b在燃?xì)鉅t灶上，使燃?xì)鉅t灶的節(jié)能率、節(jié)時(shí)率和熱效率都有顯著提高。面對(duì)目前能源供應(yīng)緊張的大趨勢(shì)，如果這種基于溫差電池的新型燃?xì)鉅t灶可以大力推廣，那么對(duì)于國(guó)家的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等多方面都有巨大的意義。
2 設(shè)計(jì)方案
2.1基于溫差電池（賽貝克效應(yīng)）的新型節(jié)能燃?xì)庠罱Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
一種基于溫差電池（賽貝克效應(yīng)）的家用節(jié)能爐灶包括溫差電池、整流器、蓄電池、無葉鼓風(fēng)風(fēng)扇、普通節(jié)能燃?xì)庠睢?/p>
2.1.1溫差電池原理
塞貝克效應(yīng)，英文名稱為Seebeck effect，它是指由于溫度差異而產(chǎn)生的熱電現(xiàn)象。電流的出現(xiàn)方法可以簡(jiǎn)要概括為：溫度不同的兩個(gè)金屬點(diǎn)相連，組成回路，利用這種方式產(chǎn)生的電流叫做熱電流。金屬的電子逸出功和有效電子密度決定了接觸電勢(shì)差，而接觸電勢(shì)差的產(chǎn)生源于兩種不同的金屬的互相接觸，這就是塞貝克效應(yīng)的實(shí)質(zhì)。不同種類的金屬導(dǎo)體接觸時(shí)，由于其自由電子密度有差異，電子擴(kuò)散就會(huì)發(fā)生在兩種金屬的接觸面上。電子密度和電子的擴(kuò)散速率有關(guān)并和接觸區(qū)域的溫度成正比。因此，溫差電池就是利用溫度差異使熱能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置。
2.1.2整流器
整流器是一種將交流電轉(zhuǎn)化為直流電的裝置。它除了能給負(fù)載供電的功能外，還可以為蓄電池充電。
2.1.3蓄電池
蓄電池是一種把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。首先把電能儲(chǔ)存為化學(xué)能，電池沒有電后使其內(nèi)部活性物質(zhì)再生，需要時(shí)再放電。
2.1.4無葉風(fēng)扇
無葉電風(fēng)扇，沒有傳統(tǒng)風(fēng)扇的扇葉。其原理是從底部的吸風(fēng)孔先吸入空氣，圓環(huán)內(nèi)部的葉輪把空氣以圓形軌跡噴出，使其噴出空氣的軌跡大致為圓形，利用這種方式產(chǎn)生的空氣流比普通風(fēng)扇更平穩(wěn)。不會(huì)感到?jīng)_擊和刺激。無葉電風(fēng)扇同時(shí)帶有變頻風(fēng)速大小調(diào)節(jié)裝置，能耗低，約為普通風(fēng)扇的50%。通過蓄電池給電，能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的空氣流為燃?xì)庠罟倪M(jìn)充足空氣讓天然氣充分燃燒，提高燃燒效率。
2.2 溫差電池儲(chǔ)能
所研制的溫差電池儲(chǔ)能系統(tǒng)主要有三部分構(gòu)成，分別為溫差電池、整流器、蓄電池。在制造便攜電源中，由于半導(dǎo)體在使用壽命以及保護(hù)環(huán)境等方面擁有巨大優(yōu)勢(shì)，其成為現(xiàn)今溫差電池儲(chǔ)能中的最佳材料。只要保持組件兩面的溫度差異為600℃，就可發(fā)出3.5V的電壓，0.6A的電流。在小于180℃的熱面上，發(fā)電組件可以穩(wěn)定的貼在表面上，需要注意的是，應(yīng)該均勻地給發(fā)電組件受熱。此外，為了保證把傳過來的熱量隨時(shí)帶走，必須在冷面中安裝散熱片，并采取一些其他的冷卻措施以提高效果，保持組件兩面間的溫差。整流器將輸出值控制在一定范圍之內(nèi)，由此可以安全便捷地將溫差發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能儲(chǔ)存在蓄電池中，蓄電池選擇規(guī)格為6V /5A的鋰電池，可以很好地給無葉鼓風(fēng)風(fēng)扇提供電力。
2.2.1 溫差節(jié)能燃?xì)庠顚?shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭谱髟斀?/p>
（1）溫差電池儲(chǔ)能系統(tǒng)所使用的溫差電池（圖2）
2.2.2 溫差儲(chǔ)能實(shí)驗(yàn)平臺(tái)使用方案
溫差電池儲(chǔ)能系統(tǒng)主要由三部分構(gòu)成，分別是發(fā)電、整流、儲(chǔ)能，當(dāng)燃?xì)庠铋_始工作時(shí)，大量的余熱不能充分利用，通過導(dǎo)氣管導(dǎo)出的熱氣作為溫差電池的熱源，利用這些廢熱進(jìn)行發(fā)電，通過整流器整流之后先存儲(chǔ)在蓄電池中，同時(shí)由蓄電池為無葉風(fēng)扇提供電能，源源不斷地鼓進(jìn)空氣使天然氣更加充分地燃燒。
2.2.3 溫差儲(chǔ)能實(shí)驗(yàn)平臺(tái)分析
圖6為元件的原理圖。N型和P型半導(dǎo)體交替排列，每一對(duì)半導(dǎo)體的一端放置金屬導(dǎo)體片，另一端連接負(fù)載電阻R。當(dāng)電流在負(fù)載電阻上通過時(shí)，必須使回路中產(chǎn)生溫差電動(dòng)勢(shì)，即一側(cè)的溫度加熱至T1，而另一側(cè)加熱至T2時(shí)。根據(jù)塞貝克定律中α為電動(dòng)勢(shì)率之和，r為兩臂的內(nèi)阻之和。r=（ρ1/s1+ρ2/s2）中，ρ表示兩臂的電阻率、s表示橫截面積，溫差發(fā)電效率的定義是外電路中得到的有用電能與熱源所消耗的能量之比。熱源消耗的能量包括以下幾項(xiàng)：1. 熱端吸收的珀?duì)柼麩酫1Q1=α2T1（T1-T0）/（R+r） ；2.熱端傳導(dǎo)到冷端的熱量QmQm=K（T1-T0） 3. 溫差電池內(nèi)，焦耳熱從電流I中流過，其中1/5的熱量轉(zhuǎn)移到熱端中，從而把功率還給熱源。溫差材料的品質(zhì)因數(shù)為，當(dāng)R=r時(shí)，在最大輸出功率的條件下，溫差電池的效率。
溫差發(fā)電機(jī)中的品質(zhì)因數(shù)Z由于熱端和冷端溫度和溫差發(fā)電材料產(chǎn)生，Z值還對(duì)溫度有強(qiáng)烈的依賴性，所以不同的工作溫度需要不同的材料來匹配。我們使用溫差發(fā)電材料為PbTe合金，用康銅片連接，其熱端溫度可達(dá)600℃。
3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析
從表1可以看出，溫差節(jié)能燃?xì)庠羁梢源蠓忍岣呷紵省？梢源蟠蠊?jié)省時(shí)間和金錢，同時(shí)對(duì)環(huán)境的影響和其他兩種燃?xì)庠钕啾?，具有非常大的?yōu)勢(shì)。
在我國(guó)，每天數(shù)以萬計(jì)的家庭、酒店、賓館、食堂需消耗數(shù)以萬立方計(jì)的燃?xì)?，而采用此新型?jié)能燃?xì)庠?，將大大?jié)省燃?xì)饬?。目前，中?guó)已成為世界第四大天然氣消費(fèi)國(guó)。2015年我國(guó)天然氣進(jìn)口量達(dá)900億立方米。據(jù)專家預(yù)測(cè)，我國(guó)天然氣消耗量將在未來十年內(nèi)達(dá)到約3310億立方米，成為全球第二大天然氣消費(fèi)國(guó)，占世界總消耗量的7%。面對(duì)這種局面，溫差節(jié)能燃?xì)庠畹耐茝V使用，將會(huì)給國(guó)家節(jié)省上百億的資金，對(duì)于我國(guó)來說，意義十分巨大。
4 創(chuàng)新點(diǎn)及應(yīng)用
基于溫差電池新型節(jié)能燃?xì)庠?，將浪費(fèi)的熱量轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存起來，供給風(fēng)扇從而實(shí)現(xiàn)給燃?xì)庠罟娘L(fēng)來提高燃燒效率的目的。與普通的節(jié)能燃?xì)庠钕啾?，它很好的吸收了鍋底吸收不到的那部分熱量，將其有效地利用，通過溫差儲(chǔ)能系統(tǒng)，鼓風(fēng)，提高燒效率。大大節(jié)省了家庭、酒店、食堂等的用氣量。由于有安全、無噪音、穩(wěn)定等這些優(yōu)點(diǎn)，無論是家庭還是酒店，食堂都可以放心使用。全國(guó)數(shù)以萬計(jì)的家庭、酒店、賓館和食堂等每天即需消耗數(shù)以萬立方計(jì)的燃?xì)猓捎么诵滦凸?jié)能燃?xì)庠?，將大大?jié)省燃?xì)饬?。從全?guó)范圍來看，可以非常有效地緩解我國(guó)用氣緊張的問題。而且可以減少溫室氣體的排放量。
綜上所述，此新型節(jié)能燃?xì)庠畹墓?jié)能方式區(qū)別于傳統(tǒng)技術(shù)，無論對(duì)普通家庭還是酒店，食堂等都可以節(jié)省很大一筆開銷。對(duì)于國(guó)家來說，更是具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
參考文獻(xiàn)：
[1] 鐘偉. 新型鼓風(fēng)完全預(yù)混式家用燃?xì)庠顭峁ば阅苎芯縖D]. 重慶大學(xué) 2013
[3] 王書鵬，李建新. 溫差發(fā)電技術(shù)在低品位熱能中的應(yīng)用研究[J]. 寧波節(jié)能. 2009（04）
[4] 孟德奇. 預(yù)混燃燒 灶具燃燒技術(shù)升級(jí)方向[J]. 現(xiàn)代家電. 2010（08）
[5] 白忠愷. 中高溫余熱回收半導(dǎo)體溫差發(fā)電熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[D]. 南京航空航天大學(xué) 2009
[6] 種道坤. 溫差發(fā)電技術(shù)用于工業(yè)廢熱利用的可行性分析[J]. 硅谷. 2013（01）
[7] 柳長(zhǎng)昕. 半導(dǎo)體溫差發(fā)電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究及其應(yīng)用[D]. 大連理工大學(xué) 2013
[8] 張薇. 淺談無葉風(fēng)扇的原理應(yīng)用工業(yè)前景[J]. 企業(yè)導(dǎo)報(bào). 2012（04）
[9] 吳敏. 新型風(fēng)扇——無葉風(fēng)扇中的物理原理[J]. 中學(xué)物理 2013年16期
