柴油機(jī)變工況余熱回收TEG-ORC聯(lián)合系統(tǒng)的性能模擬

衛(wèi)海橋，仇榮賡，舒歌群，田 華，李團(tuán)兵，張承宇

(天津大學(xué)內(nèi)燃機(jī)燃燒學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300072)

柴油機(jī)變工況余熱回收TEG-ORC聯(lián)合系統(tǒng)的性能模擬

衛(wèi)海橋，仇榮賡，舒歌群，田 華，李團(tuán)兵，張承宇

(天津大學(xué)內(nèi)燃機(jī)燃燒學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300072)

對某車用柴油機(jī)進(jìn)行熱負(fù)荷實(shí)驗(yàn)，根據(jù)其不同工況下的排氣特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一個用于余熱回收的溫差發(fā)電(thermoelectric generator，TEG)-有機(jī)朗肯循環(huán)(organic Rankine cycle，ORC)聯(lián)合系統(tǒng)．通過模擬計(jì)算研究了柴油機(jī)不同工況下該聯(lián)合系統(tǒng)性能的變化規(guī)律．研究結(jié)果表明：TEG-ORC聯(lián)合循環(huán)實(shí)現(xiàn)了余熱梯級利用，聯(lián)合系統(tǒng)的輸出功率最高可達(dá)30.36,kW，其中TEG系統(tǒng)為2.24,kW，ORC系統(tǒng)為28.12,kW；柴油機(jī)指示熱效率最高可以提高5.52%，加裝聯(lián)合系統(tǒng)后其指示熱效率最高值為47.1%．

溫差發(fā)電；有機(jī)朗肯循環(huán)；柴油機(jī)工況；余熱回收

隨著能源短缺問題的日益嚴(yán)峻，內(nèi)燃機(jī)余熱能的回收研究成為重要研究課題．在柴油機(jī)燃料燃燒的總能量中，用于動力輸出的有效功率不到45%，大部分能量以余熱形式被排放到環(huán)境中．余熱主要包括循環(huán)冷卻水和尾氣的熱量[1]．目前有機(jī)朗肯循環(huán)(organic Rankine cycle，ORC)技術(shù)在回收中低溫發(fā)動機(jī)余熱能領(lǐng)域的研究發(fā)展較快[2-4]．但是ORC傳統(tǒng)工質(zhì)由于分解溫度的限制不適應(yīng)高溫廢氣余熱，而溫差發(fā)電(thermoelectric generator，TEG)技術(shù)因?yàn)榭梢允褂幂^高工作溫度的熱電材料使其在高溫排氣下有效地工作，所以可將TEG技術(shù)與ORC技術(shù)結(jié)合，用于柴油機(jī)的余熱回收利用．Miller等[5-6]將TEG與ORC技術(shù)耦合計(jì)算，提出了采用TEG-ORC聯(lián)合系統(tǒng)回收內(nèi)燃機(jī)余熱．Shu等[7-8]也提出了一個TEG-ORC聯(lián)合系統(tǒng)并對其進(jìn)行了相關(guān)建模研究．然而，上述TEG-ORC聯(lián)合系統(tǒng)的研究都是針對柴油機(jī)標(biāo)定工況下的余熱能特性進(jìn)行的余熱回收分析，沒有針對柴油機(jī)變工況下排氣的余熱特性進(jìn)行研究．柴油機(jī)變工況下的排氣存在溫度變化范圍大、流量隨工況變化的特點(diǎn)，為此筆者使用TEG-ORC聯(lián)合系統(tǒng)，對柴油機(jī)變工況下的排氣余熱回收進(jìn)行了模擬研究，計(jì)算得出了TEG系統(tǒng)、ORC系統(tǒng)以及聯(lián)合系統(tǒng)的輸出功率以及加裝聯(lián)合系統(tǒng)后的柴油機(jī)指示熱效率，探討了變工況下聯(lián)合系統(tǒng)回收內(nèi)燃機(jī)余熱的性能表現(xiàn)．

1 TEG-ORC系統(tǒng)介紹

圖1為TEG-ORC余熱回收系統(tǒng)示意及溫熵(T-s)圖，系統(tǒng)組成包括蒸發(fā)器、膨脹機(jī)、回?zé)崞?、冷凝器、工質(zhì)泵、TEG裝置及高低溫?fù)Q熱器．在TEGORC聯(lián)合系統(tǒng)中，發(fā)動機(jī)排氣先經(jīng)過TEG高溫端換熱器與TEG高溫端進(jìn)行換熱，排氣從TEG高溫端換熱器流出后進(jìn)入ORC蒸發(fā)器與ORC工質(zhì)進(jìn)行換熱．ORC系統(tǒng)中，有機(jī)工質(zhì)進(jìn)入蒸發(fā)器前會被預(yù)熱，預(yù)熱過程采用的熱源為TEG低溫端換熱器(TEG冷端冷卻器)．預(yù)熱后的有機(jī)工質(zhì)經(jīng)過蒸發(fā)器與排氣換熱后進(jìn)入膨脹機(jī)做功，再經(jīng)過膨脹機(jī)后進(jìn)入回?zé)崞鳎責(zé)崞鞯淖饔檬抢米龉蟮挠袡C(jī)工質(zhì)乏汽的余熱與未被預(yù)熱的有機(jī)工質(zhì)進(jìn)行換熱，提高未預(yù)熱的有機(jī)工質(zhì)溫度，進(jìn)一步利用余熱余溫．回?zé)崞髟诠ぷ鲿r(shí)可進(jìn)行判定：當(dāng)2點(diǎn)溫度低于5點(diǎn)溫度時(shí)，回?zé)崞麝P(guān)閉，可保證工質(zhì)能量始終可以被最大化利用．經(jīng)過回?zé)崞骱?點(diǎn)的乏汽進(jìn)入冷凝器冷凝至常溫狀態(tài)，然后進(jìn)入工質(zhì)泵加壓再經(jīng)過回?zé)崞?、TEG低溫端換熱器、蒸發(fā)器，完成ORC循環(huán)．

本文選擇的有機(jī)工質(zhì)為R123．R123為干工質(zhì)，具有循環(huán)效率較高、導(dǎo)熱性和熱穩(wěn)定性好、不腐蝕、不易燃等特點(diǎn)[9]，可較好地滿足柴油機(jī)的余熱回收需求．根據(jù)發(fā)動機(jī)排氣溫度的特點(diǎn)，TEG系統(tǒng)材料選擇工作溫度在300～600,℃范圍的p型TAGS(碲銻鍺銀)/n型PbTe材料[10]．本文中設(shè)計(jì)的TEG系統(tǒng)是由TEG模塊組成，1個模塊包含71對即142條熱電單偶．模塊排列方式近似簡化為方陣方式，布置M× N＝20×7共140個模塊．每1行的熱電模塊并聯(lián)，行與行間呈串聯(lián)結(jié)構(gòu)．

圖1 TEG-ORC余熱回收系統(tǒng)及溫熵圖Fig.1 Schematic and T-s diagram of TEG-ORC waste heat recovery system

2 變工況下柴油機(jī)熱負(fù)荷實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)速為1,200～2,200,r/min(從1,200,r/min開始，間隔為100,r/min，直到2,200,r/min)．在每個轉(zhuǎn)速下，通過調(diào)整柴油機(jī)扭矩使其達(dá)到規(guī)定的負(fù)荷．每個轉(zhuǎn)速下負(fù)荷分別為30%、50%、70%和90%，一共測得44個工況點(diǎn)，得到44組數(shù)據(jù)．以實(shí)驗(yàn)得到的44個工況點(diǎn)的排氣特性數(shù)據(jù)作為模擬研究的基礎(chǔ)．表1為某柴油機(jī)基本參數(shù)．

表1 柴油機(jī)基本參數(shù)Tab.1 Basic parameters of diesel engine

圖2為柴油機(jī)排氣溫度MAP，圖3為柴油機(jī)排氣流量MAP．由圖2和圖3可以看出排氣溫度隨負(fù)荷升高而升高，在柴油機(jī)30%、50%、70%負(fù)荷時(shí)，隨轉(zhuǎn)速升高排氣溫度呈下降的趨勢，在90%負(fù)荷時(shí)排氣溫度先降低后升高再稍有下降．排氣溫度在1,800～2,000,r/min、90%負(fù)荷時(shí)最高，可達(dá)729,K．排氣流量隨轉(zhuǎn)速和負(fù)荷增加而增加，最大值為0.401,kg/s．

圖2 柴油機(jī)排氣溫度MAP(單位：K)Fig.2 Exhaust gas temperature map of diesel engine(unit：K)

圖3 柴油機(jī)排氣流量MAP(單位：kg/s)Fig.3 Exhaust gas mass flow rate map of diesel engine (unit：kg/s)

3 TEG-ORC聯(lián)合系統(tǒng)熱力學(xué)模型

本文根據(jù)TEG、ORC的工作機(jī)理和熱力學(xué)原理，基于MATLAB軟件編寫模擬程序并計(jì)算TEG-ORC聯(lián)合循環(huán)余熱回收系統(tǒng)的性能變化規(guī)律．為使模型計(jì)算簡便可靠，作出如下假設(shè)：①聯(lián)合系統(tǒng)在穩(wěn)定狀態(tài)下運(yùn)行，忽略管道內(nèi)壓力損失和熱損失；②環(huán)境溫度298,K，壓力0.1,MPa；③對于TEG系統(tǒng)，布置在相同行里的熱電模塊有同樣的工作狀態(tài)、邊界條件、性能表現(xiàn)以及熱分布；④ORC系統(tǒng)朗肯循環(huán)狀態(tài)為亞臨界，工質(zhì)蒸發(fā)壓力為2,MPa，冷凝溫度為308,K；⑤ORC系統(tǒng)中膨脹機(jī)與泵的等熵效率均為0.8．

3.1 TEG系統(tǒng)模型

TEG系統(tǒng)采用p型TAGS(碲銻鍺銀)/n型PbTe材料．熱力學(xué)模型的建立主要根據(jù)熱電材料TEG基本效應(yīng)和開爾文關(guān)系式．

對于熱電偶而言，能量流動方程為

式中：hQ為熱源吸收的熱量；cQ為向冷端釋放的能量；Th、Tc、Texh和Torc分別為熱端、冷端、排氣和工質(zhì)的溫度；Rh和Rc分別為熱端、冷端的熱阻；α為熱電材料的塞貝克系數(shù)；K為熱導(dǎo)率；I為熱電偶中的電流；Ri為熱電偶電阻．

根據(jù)能量流動，有

式中：tegR為熱電模塊的總電阻；loadR為負(fù)載電阻．

未被轉(zhuǎn)化利用的熱量cQ經(jīng)過TEG低溫端進(jìn)入預(yù)熱器，對ORC系統(tǒng)中的過冷工質(zhì)進(jìn)行預(yù)熱，以提高ORC系統(tǒng)的熱效率，即有

式中：m˙為有機(jī)工質(zhì)R123的質(zhì)量流量；hi為對應(yīng)狀態(tài)點(diǎn)處的比焓，i＝1，2，…，7．

TEG系統(tǒng)的輸出功率tegP為

根據(jù)電工學(xué)原理，當(dāng)外部負(fù)載電阻loadR與TEG系統(tǒng)內(nèi)部電阻相等時(shí)，輸出功率最大，因此取負(fù)載電阻與內(nèi)阻相等時(shí)為TEG系統(tǒng)輸出狀態(tài)．

3.2 模型驗(yàn)證

本文對實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的TEP1-12656-0.6型TEG模塊使用文中的建模方法進(jìn)行模擬，對比了模擬值與廠家測試值，從而進(jìn)行數(shù)學(xué)模型驗(yàn)證．此TEG模塊由126對、截面面積為6.25,mm2的溫差電單偶組成．如圖4所示，在不同冷熱端溫度下，模擬結(jié)果與測試結(jié)果基本一致，最大相對誤差低于5.46%，模型計(jì)算滿足要求．

3.3 ORC系統(tǒng)模型

ORC工質(zhì)蒸發(fā)壓力為2,MPa．考慮到蒸發(fā)壓力過大對系統(tǒng)穩(wěn)定性、制造成本及密封的影響，故選用較低蒸發(fā)壓力以保證系統(tǒng)安全正常運(yùn)行．

如圖1(b)所示，亞臨界循環(huán)的熱力學(xué)過程包括幾個階段：1—2為近似等熵膨脹過程(膨脹機(jī))，2—3為等壓放熱過程(內(nèi)部換熱器)，3—4為等壓冷凝過程，4—5為近似等熵壓縮過程(升壓泵)，5—6—7—1為吸熱過程．系統(tǒng)中各個熱力學(xué)過程的能量平衡方程如下所述．

1—2的等熵膨脹過程，膨脹機(jī)輸出功率tP為

式中tη為膨脹機(jī)效率．

2—3等壓放熱(內(nèi)部換熱器)過程的溫度為

式中：ε為內(nèi)部換熱器效率；condT為經(jīng)過冷凝器后的溫度．

3—4等壓冷凝過程的放熱cQ為

式中pη為泵效率．

6—7吸熱過程吸收的熱量1Q為

4—5加壓過程(升壓泵)中的泵功pP為

式中Cp,Tm為排氣定性溫度(TB-TC)/2下的比熱容．

7—1吸熱過程吸收的熱量2Q為

綜上，聯(lián)合系統(tǒng)的凈輸出功率netP為

系統(tǒng)效率η為

指示熱效率1η為

式中：Be為燃油消耗率；uH為柴油的低熱值，取

4 變工況下聯(lián)合系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果與分析

柴油機(jī)工況變化范圍為：轉(zhuǎn)速1,200～2,200,r/ min，負(fù)荷分別為30%、50%、70%和90%．

圖5為不同柴油機(jī)工況下聯(lián)合系統(tǒng)中的TEG系統(tǒng)輸出功率．可以看出，TEG系統(tǒng)的輸出功率在相同轉(zhuǎn)速下隨柴油機(jī)負(fù)荷增大而增大．相同負(fù)荷時(shí)，中小負(fù)荷時(shí)由于排氣溫度隨轉(zhuǎn)速降低，所以TEG系統(tǒng)輸出功率降低；90%負(fù)荷時(shí)，輸出功率有先上升后下降的趨勢并存在極值，這是因?yàn)樵诖素?fù)荷下柴油機(jī)的排氣溫度變化情況就是先上升后下降，TEG系統(tǒng)輸出功率與排氣溫度變化趨勢相同．TEG系統(tǒng)輸出功率最高可達(dá)2.24,kW．

圖6為不同柴油機(jī)工況下ORC系統(tǒng)的輸出功率．ORC系統(tǒng)輸出功率在轉(zhuǎn)速不變時(shí)隨負(fù)荷增加而增加．在30%～70%負(fù)荷時(shí)隨轉(zhuǎn)速變化不大，在90%負(fù)荷時(shí)隨轉(zhuǎn)速增加較快，因?yàn)榇藭r(shí)的排氣溫度上升較快，排氣溫度在1,900,r/min、90%負(fù)荷時(shí)達(dá)到極值，而此時(shí)的ORC輸出功率也達(dá)到最大值28.12,kW．

圖5 不同柴油機(jī)工況下TEG系統(tǒng)的輸出功率Fig.5 Output power of TEG in different engine conditions

圖6 不同柴油機(jī)工況下ORC系統(tǒng)的輸出功率Fig.6 Output power of ORC in different engine conditions

圖7 為不同柴油機(jī)工況下TEG-ORC聯(lián)合系統(tǒng)的總輸出功率．聯(lián)合系統(tǒng)總輸出功率就是在各個工況點(diǎn)下TEG和ORC系統(tǒng)輸出功率的總和．轉(zhuǎn)速不變時(shí)，隨負(fù)荷的增大，總輸出功率逐漸增大．在柴油機(jī)30%、50%負(fù)荷下，總輸出功率隨轉(zhuǎn)速的變化不大，比較平穩(wěn)．在70%、90%負(fù)荷下，輸出功率隨轉(zhuǎn)速的升高而增大，尤其在90%負(fù)荷下增大明顯．最高總輸出功率為30.36,kW(1,900,r/min，90%負(fù)荷)．

圖7 不同柴油機(jī)工況下聯(lián)合系統(tǒng)的總輸出功率Fig.7Total output power of the combined system in different engine conditions

圖8 顯示了原機(jī)與加裝聯(lián)合系統(tǒng)后指示熱效率的變化情況．不同工況下的原機(jī)指示熱效率在40%左右，負(fù)荷不變時(shí)，轉(zhuǎn)速升高指示熱效率降低．轉(zhuǎn)速不變時(shí)，負(fù)荷升高指示熱效率升高．在發(fā)動機(jī)加裝TEG-ORC聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)回收排氣余熱后，發(fā)動機(jī)指示熱效率有了明顯提高．相同轉(zhuǎn)速，柴油機(jī)負(fù)荷為30%、50%(中小負(fù)荷)情況下，指示熱效率可以提高3%～4%，其值最高可以達(dá)到44.9%；負(fù)荷為70%、90%(中高負(fù)荷)情況下，指示熱效率可以提高4%～5%，其值最高可以達(dá)到47.1%．

圖8 不同柴油機(jī)工況下聯(lián)合系統(tǒng)與原機(jī)指示熱效率的對比Fig.8 Comparison of indicated thermal efficiency between the engine with the combined system and the original engine in different engine conditions

圖9 發(fā)動機(jī)輸出功率與TEG-ORC聯(lián)合系統(tǒng)輸出功率對比Fig.9Comparison of output power between the engine with combined system and the original engine

圖9 所示為柴油機(jī)原輸出功率與加上聯(lián)合系統(tǒng)后輸出功率的變化．可以看出在中小負(fù)荷時(shí)，聯(lián)合系統(tǒng)所帶來的功率提高也是可觀的．聯(lián)合系統(tǒng)中ORC輸出功率占大部分，雖然TEG系統(tǒng)所帶來的整體輸出功率不高，但是也可以在低轉(zhuǎn)速工況帶來一定的功率輸出，而且TEG系統(tǒng)有效地?cái)U(kuò)展了ORC系統(tǒng)可工作的排氣溫度范圍，使其可以在更高的排氣溫度下工作，更好地發(fā)揮其效力，所以TEG系統(tǒng)是聯(lián)合系統(tǒng)的重要組成部分．綜合來看，聯(lián)合系統(tǒng)的輸出功率最高可占原機(jī)功率的13.67%，在柴油機(jī)中高負(fù)荷工況，聯(lián)合系統(tǒng)的功率輸出比較明顯．

綜合發(fā)動機(jī)輸出功率和指示熱效率的增益情況，可以看到1,700～1,900,r/min、70%～90%負(fù)荷這一工況范圍為聯(lián)合系統(tǒng)表現(xiàn)較好的工況點(diǎn)，此時(shí)系統(tǒng)輸出功率最高，指示熱效率也有較高的增加值(約5%)．這一工況范圍聯(lián)合系統(tǒng)回收余熱性能最好，若柴油機(jī)常在中高負(fù)荷工況下運(yùn)行，則使用此系統(tǒng)回收余熱具有較大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值．

5 結(jié) 論

(1) 研究結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的聯(lián)合系統(tǒng)基本可在柴油機(jī)全工況下運(yùn)行．柴油機(jī)不同工況下的排氣溫度和排氣流量不同，中高負(fù)荷時(shí)排氣溫度和流量相對較大，聯(lián)合回收系統(tǒng)的輸出功率較高．聯(lián)合系統(tǒng)中的TEG系統(tǒng)可以有效地解決排氣溫度過高帶來的ORC系統(tǒng)有機(jī)工質(zhì)因高溫分解的問題，這可以使有機(jī)工質(zhì)R123在更高的溫度下工作，擴(kuò)展了其工作范圍，也避免了因需要使用導(dǎo)熱油循環(huán)而造成的能量損失，實(shí)現(xiàn)了能量梯級利用．

(2) 在ORC系統(tǒng)蒸發(fā)壓力2,MPa、冷凝溫度308,K時(shí)，聯(lián)合系統(tǒng)在不同工況下的輸出功率最高可達(dá)30.36,kW．其中TEG系統(tǒng)為2.24,kW，ORC系統(tǒng)為28.12,kW．發(fā)動機(jī)指示熱效率最高可以提高5.52%，其指示熱效率最高值為47.1%．

(3) 聯(lián)合系統(tǒng)在1,700～1,900,r/min、70%～90%負(fù)荷這一工況范圍下表現(xiàn)更好，輸出功率較多且指示熱效率的提升在5%左右，聯(lián)合系統(tǒng)回收余熱性能最好，若柴油機(jī)常在中高負(fù)荷工況下運(yùn)行，則使用此系統(tǒng)回收余熱具有較大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值．

［1］ Dolz V，Novella R，García A，et al. HD diesel engine equipped with a bottoming Rankine cycle as a waste heat recovery system(Part 1)：Study and analysis of the waste heat energy[J]. Applied Thermal Engineering，2012，36：269-278.

［2］ 魏名山，方金莉，王瑞君，等. 柴油機(jī)工況對中溫有機(jī)朗肯循環(huán)性能影響的模擬[J]. 內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào)，2011，29(3)：248-252. Wei Mingshan，F(xiàn)ang Jinli，Wang Ruijun，et al. Simulation of diesel engine conditions on a medium temperature ORC system[J]. Transactions of CSICE，2011，29(3)：248-252(in Chinese).

［3］ 趙智博. 內(nèi)燃機(jī)廢氣余熱利用有機(jī)朗肯循環(huán)工質(zhì)的研究[D]. 天津：天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，2011. Zhao Zhibo. Research of Working Fluids of Engine Exhaust Waste Heat Recovery Based on Organic Rankine Cycle(ORC)[D]. Tianjin：School of Mechanical Engineering，Tianjin University，2011(in Chinese).

［4］ 舒歌群，許曉菲，田 華，等. 柴油機(jī)多品位余熱回收低損跨臨界聯(lián)合循環(huán)模擬[J]. 天津大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)與工程技術(shù)版，2014，47(1)：1-8. Shu Gequn，Xu Xiaofei，Tian Hua，et al. Simulation of a transcritical combined organic Rankine cycle with low exergy destruction used for multiple grades waste heat recovery of diesel engine[J]. Journal of Tianjin University：Science and Technology，2014，47(1)：1-8(in Chinese).

［5］ Miller E W，Hendricks T J，Peterson R B. Modeling energy recovery using thermoelectric conversion integrated with an organic Rankine bottoming cycle[J]. Journal of Electronic Materials，2009，38(7)：1206-1213.

［6］ Miller E W，Hendricks T J，Wang H，et al. Integrated dual-cycle energy recovery using thermoelectric conversion and an organic Rankine bottoming cycle[J]. Journal of Power and Energy，2011，225(1)：33-43.

［7］ Shu Gequn，Zhao Jian，Tian Hua. Theoretical analysis of engine waste heat recovery by the combined thermogenerator and organic Rankine cycle system[C]// SAE Technical Paper. Detroit，USA，2012：2012-01-0636.

［8］ Shu Gequn，Zhao Jian. Parametric and exergetic analysis of waste heat recovery system based on thermoelectric generator and organic Rankine cycle utilizing R123[J]. Energy，2012，45(1)：806-816.

［9］ 趙 健. 內(nèi)燃機(jī)高溫排氣余熱梯級回收聯(lián)合循環(huán)的效率優(yōu)化研究[D]. 天津；天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，2012. Zhao Jian. Optimization of Efficiency of Waste Heat Recovery of IC Engines Based on Multiple Cycles[D]. Tianjin：School of Mechanical Engineering，Tianjin University，2012(in Chinese).

［10］ Poudel B，Hao Qing，Ma Yi，et al. High-thermoelectric performance of nanostructured bismuth antimony telluride bulk alloys [J]. Science，2008，320(5876)：634-638.

(責(zé)任編輯：金順愛)

Performance Simulation of Diesel Engine’s TEG-ORC Waste Heat Recovery System in Different Engine Conditions

Wei Haiqiao，Qiu Ronggeng，Shu Gequn，Tian Hua，Li Tuanbing，Zhang Chengyu
(State Key Laboratory of Engines，Tianjin University，Tianjin 300072，China)

The characteristics of vehicle diesel engine gas exhaustion under various operating conditions were studied experimentally and a set of waste heat recovery system based on thermoelectric generator(TEG)and organic Rankine cycle(ORC)was designed. The performance of combined TEG-ORC system under various operating conditions was analyzed by simulation. The results indicate that combined TEG-ORC system achieved the graded use of waste energy，the performance of which is better than that of the single TEG or ORC system. The output power of combined system can reach as high as 30.36,kW，with TEG’s output power being 2.24,kW and ORC’s output power 28.12,kW. The indicated thermal efficiency of diesel engine increases by as much as 5.52%，and the maximum indicated thermal efficiency of the diesel engine with combined system is 47.1%.

thermoelectric generator；organic Rankine cycle；diesel engine conditions；waste heat recovery

TK421

A

0493-2137(2015)09-0791-06

10.11784/tdxbz201405008

2014-05-04；

2014-06-27.

國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃)資助項(xiàng)目(2011CB707201).

衛(wèi)海橋（1974— ），男，博士，教授.

衛(wèi)海橋，whq@tju.edu.cn.

時(shí)間：2014-07-04.

http://www.cnki.net/kcms/doi/10.11784/tdxbz201405008.html.