CN103147879A - 一种汽车尾气温差发电热交换器 - Google Patents

一种汽车尾气温差发电热交换器 Download PDF

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Abstract

一种汽车尾气温差发电热交换器。包括一个中空的并有进气口和出气口的壳体，壳体的头部和尾部为楔形，中部为长方体。壳体的内部从进气口到出气口依次装有分流板、支承引流板、八字形扰流板、阻流板，壳体外表面依次覆盖着热电模块、冷却水箱，并由压紧板及π型钢压紧固定。汽车排气管与该热交换器壳体的进气口相通；汽车后排气管尾管与热交换器壳体的出气口相通。本汽车尾气温差发电热交换器空间利用率高、能量利用率大、散热性好、性能稳定。

Description

一种汽车尾气温差发电热交换器
技术领域
本发明涉及一种汽车发电热交换器，具体为利用汽车尾气温差发电热交换器。
背景技术
据有关资料统计，汽车发动机约30%的总能量驱动汽车，约30%的总能量被冷却系统消耗，余下约40%的总能量都以高温废气的形式由汽车排气系统排出；普通家用轿车以常速行驶时的能量损失达20~30 kW。对这部分废气余热加以回收和利用可有效降低汽车的能源消耗，减少对环境的污染。如何构建汽车尾气温差发电装置以及利用尾气余热来提高能量回收率和发电量成为研究的焦点。本发明的热交换器能最大限度地利用汽车尾气的热能、节约布置空间并有效降低汽车排气系统背压，减小温差发电系统对发动机动力性和经济性的影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种空间利用率高、能量利用率大、散热性好、稳定性高、发电效率高的热交换器。
为实现此目的，本发明使用的技术方案是：一种汽车尾气温差发电热交换器，其特征在于：该热交换器包括一个中空的并具有进气口和出气口的壳体，在壳体内部设有：进气口后装有分流板，前端分布有支承引流板，中后端分布有扰流板，后端分布有阻流板。
本发明的技术方案中，壳体的头部和尾部均为楔形，中间部分为中空的长方体，整体为铸造的铜箱，热交换器壳体厚度为5mm。
  所述的技术方案中，进气口后的分流板有两块，两块分流板呈八字形，角度为140°。
本发明的技术方案中，壳体内部前端的支承引流板分两排水平布置，每排6块，均匀布置。
本发明的技术方案中，壳体内部中后端分布的扰流板为八字形。
本发明的技术方案中，壳体内部中后端分布的扰流板分排分布，每排6块或8块，扰流板均匀对称分布，扰流板的倾斜角度为30°至45°，两扰流板之间最小间隙要在5mm以上。
本发明的技术方案中，壳体内部后端的阻流板有4块，水平均匀布置，阻流板长度为25mm，两块阻流板间留有出口。
本发明的热交换器的进气口与发动机排气管相连通，热交换器的出气口与排气管尾管相连通。热电模块高温端紧贴在热交换器壳体外表面，热电模块的低温端紧贴着长方形冷却水箱表面，热交换器壳体上下表面的热电模块按照矩阵形式串联，然后再并联起来构成热电模块组。
本发明的热交换器中的分流板，厚度为10mm，长度为25mm，宽度为10mm。支承引流板长度均为25mm，厚度均为10mm，宽度均为10mm。扰流板长度为20~35mm，厚度均为10mm，宽度均为10mm。扰流板之间的最小间隙在5mm以上。热交换器壳体内部后端分布有4块阻流板，均匀分布，长度均为25mm，厚度均为10mm，宽度均为10mm。
本发明结构简单合理，布置容易：汽车排气管与热交换器壳体的进气口相通；汽车排气管尾管与热交换器壳体的出气口相通。两个水平矩形面依次覆盖热点模块、冷却水箱，并由压紧板及π型钢夹紧固定。
本发明的热交换器为铸造而成的铜箱，壳体的厚度为5mm，便于热传导，提高模块的发电量，提升了汽车废气余热的利用率。
本发明的热交换器外轮廓形状便于夹紧装置的夹紧，使得热电模块两端分别与热冷端更好的接触，提升发电量。头部的楔形壳体保证汽车尾气的充分扩散；中部水平矩形表面便于所述热电模块的放置，同时保证模块的数量足够，提高模块的发电量，提升汽车尾气余热的利用率。
本发明中，热交换器壳体内部前端装有分流板，使得汽车尾气进入热交换器后能够充分扩散，避免壳体中间温度过高，保证热交换器的壳体表面温度均匀，以供更多的热电模块热端受热，提高了模块总发电量，从而提高了汽车尾气余热的利用率。
本发明中，热交换器壳体内部前端分布有支承引流板，引流板起引流支承作用，保证了汽车尾气在热交换器中的气相平整度，热交换器内的背压很小，几乎可以忽略不计，降低了发动机的背压，提升了发动机的性能；降低了油耗，提升了汽车的燃油经济性。
本发明中，热交换器壳体内部中后端分布有八字形扰流板，扰流板可以扰乱气流，使流经热交换器壳体中后端气体产生涡流，保证热交换器壳体中后端上下表面的温度提高且均匀，使得壳体中后端上覆盖的热点模块热端能够充分受热。
本发明中，热交换器壳体内部后端分布有阻流板，阻流板可以适当阻碍气体在热交换器后端的流速，提高壳体后端部分上下表面的温度不使壳体内部背压过高，使得壳体后端上覆盖的热电模块热端能够充分受热，减小壳体后端热电模块与前端热电模块发电量的差距，同时提高了热电模块热端温度，加大了每个热电模块冷热两端的温差，进而提升了每个热电模块的发电量，提高了汽车尾气余热的利用率。
附图说明
  图1为本发明的汽车尾气温差发电热交换器外部结构示意图；
   图2为本发明的汽车尾气温差发电热交换器主视结构示意图；
   图3为图2的A-A剖视结构示意图；
   图4为本发明的汽车尾气温差发电热交换器与其他设备装置连接结构框图；
   图中：1-进气口，2-壳体，3-出气口，4-分流板，5-支承引流板，6-八字形扰流板，7-阻流板，8-发动机排气管，9-热电模块，10-冷却水箱，11-排气管尾管，12-压紧板，13-π型钢，14-支撑柱。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的原理、工作过程和具体实施方式作进一步的说明。
如图1、图2和图3所示，为本发明的一种汽车尾气温差发电热交换器的实例，该热交换器包括一个中空的并具有进气口1和出气口3的壳体2；热交换器壳体2内部设置：进气口1后装有两块呈八字形的分流板4，前端均匀布有支承引流板5，所述的支承引流板5分布有两排，每排6个；壳体2内部中后端分布有八字形扰流板6，所述的扰流板6在壳体内均匀对称分布，倾斜角度为30°~45°最小间隙在5mm以上，分6排分布，每排6块；壳体2内部后端均匀分布有4块阻流板7。汽车尾气进入热交换器壳体2后，八字形分流板4起分流作用，使气流在壳体2中均匀分布，避免壳体2中间温度过高，保证热交换器的壳体2表面温度均匀，以供更多的热电模块9热端受热，提高了热电模块9总发电量；热交换器壳体2内部前端分布的支承引流板5，对气体起引流支承的作用，保证了汽车尾气在热交换器中的气相平整度，热交换器内的背压很小，几乎可以忽略不计，降低了发动机的背压，提升了发动机的性能；降低了油耗，提升了汽车的燃油经济性。热交换器壳体2内部中后端分布的八字形扰流板6，可以扰乱气流，使得热交换器壳体2内气体均匀分布，保证壳体2中后端部分的温度；热交换器壳体2内部后端分布的阻流板，可以减慢气体在热交换器后端的流速，使得壳体2后端上覆盖的热电模块9热端能够充分受热，减小壳体2后端热电模块9与前端热电模块9发电量的差距，同时提高了热电模块9热端温度，加大了每个热电模块9冷热两端的温差，进而提升了每个热电模块9的发电量，提高了汽车尾气余热的利用率。
本汽车尾气温差发电热交换器与汽车的相关装置连接结构如图4所示：汽车排气管8与热交换器壳体2的进气口1相通；汽车后排气管尾管11与热交换器壳体2的出气口3相通；热电模块9的热端与热交换器壳体2的上下水平矩形表面紧贴；热电模块9的冷端与冷却水箱10紧贴；利用压紧板12及π型钢13将装置夹紧固定。
整车行驶时，发动机工作产生大量废气，通过进气口1进入该热交换器壳体2中，通过分流板4、支承引流板5、八字形扰流板6、阻流板7的作用充分扩散，并通过热交换器壳体2导热，热电模块9一面与壳体2接触，另一面与发动机冷却系统的冷却水箱10接触，两者产生温差，热电模块9产生电能提供给整车用电设备及发动机蓄电池。经过热交换器加热的发动机冷却水重新回到发动机冷却系统进行循环，从出气口3排出的气体通过排气管尾管11排出。

Claims (7)

1.一种汽车尾气温差发电热交换器，其特征在于：该热交换器包括一个中空的并具有进气口（1）和出气口（3）的壳体（2），在壳体（2）内部设有：进气口（1）后装有分流板（4），前端分布有支承引流板（5），中后端分布有扰流板（6），后端分布有阻流板（7）。
2.如权利要求1所述的一种汽车尾气温差发电热交换器，其特征在于，壳体的头部和尾部均为楔形，中间部分为中空的长方体，整体为铸造的铜箱，热交换器壳体厚度为5mm。
3.如权利要求1所述的一种汽车尾气温差发电热交换器，其特征在于，进气口（1）后的分流板（4）有两块，两块分流板（4）呈八字形，角度为140°。
4.如权利要求1所述的一种汽车尾气温差发电热交换器，其特征在于，壳体（2）内部前端的支承引流板（5）分两排水平布置，每排6块，均匀布置。
5.如权利要求1所说的一种汽车尾气温差发电热交换器，其特征在于，壳体（2）内部中后端分布的扰流板（6）为八字形。
6.如权利要求1或4所说的一种汽车尾气温差发电热交换器，其特征在于，壳体（2）内部中后端分布的扰流板（6）分排分布，每排6块或8块，扰流板（6）均匀对称分布，扰流板（6）的倾斜角度为30°至45°，两扰流板（6）之间最小间隙要在5mm以上。
7.如权利要求1所述的一种汽车尾气温差发电热交换器，其特征在于，壳体（2）内部后端的阻流板（7）有4块，水平均匀布置，阻流板（7）长度为25mm，两块阻流板间留有出口。
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