CN105515447B - 一种汽车尾气温差发电热交换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车尾气温差发电热交换装置，它包括内为中空状并具有进气口和出气口的集热器箱体、设置在集热器箱体外围的冷却水箱体、设置在集热器箱体与冷却水箱体之间的热电模块，所述热电模块的热端与集热器箱体的外表面紧贴，热电模块的冷端与冷却水箱紧贴，所述集热器箱体的高度由进气口端到出气口端递减，在集热器箱体的内表面设置有多个平行设置的圆弧形凹槽。弧形凹槽的分布增加了气流与集热器箱体的接触面积使热电模块的热端能充分受热，同时集热器箱体的厚度由入口到出口逐渐减小逐渐增加了通道中气流的速度，进而有效的提高了温差发电装置的发电动率和发电效率，有利于提高汽车尾气余热的利用率。

Description

一种汽车尾气温差发电热交换装置
技术领域
本发明涉及一种温差发电装置，具体涉及一种汽车尾气温差发电热交换装置。
背景技术
在能源日益匮乏的时代，节能环保一直我们重点研究的课题，而对于能源消耗非常巨大的汽车行业更应该重视，据研究资料表明，汽车燃料燃烧只有30%的能量用于驱动车辆，却有约40%的能量随着尾气浪费了，若能对尾气的热量加以利用转化为电能来供给汽车，则会对提高燃料利用率，降低燃油消耗，降低环境污染和节约能源有很大的帮助。
随着材料领域研究的突破，出现了一些较好的热电转换材料，因此兴起了利用热电材料的温差发电效应回收汽车发动机尾气能量的研究热潮。温差发电直接将余热废热等热能转化为电能，具有无噪声，无污染，使用寿命长等优点。尾气温差发电技术既可以有效的回收发动机废热，又可以通过外部电路将所转换的电能储存到储能设备中，有效的提高了汽车的燃料利用率。
传统的尾气温差发电装置实在排气管箱体中布置一定数量的肋板来增大尾气的热转换效率，但是在箱体中设置肋板会阻碍排气管气体的流通，降低了排气效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足提供一种能提高汽车尾气传热效率的汽车尾气温差发电热交换装置。
本发明所采用的技术方案为：一种汽车尾气温差发电热交换装置，它包括内为中空状并具有进气口和出气口的集热器箱体、设置在集热器箱体外围的冷却水箱体、设置在集热器箱体与冷却水箱体之间的热电模块，所述热电模块的热端与集热器箱体的外表面紧贴，热电模块的冷端与冷却水箱紧贴，其特征在于：所述集热器箱体的高度由进气口端到出气口端递减，在集热器箱体的内表面设置有多个平行设置的圆弧形凹槽，所述圆弧形凹槽的长度与集热器箱体的宽度相同。
按上述技术方案，在集热器箱体的中部至少设有两个箱体支撑板，所述箱体支撑板沿集热器箱体的长度方向设置。
按上述技术方案，在集热器箱体的进气口设有导流支撑板，在集热器箱体的中部靠近进气口端均布有多个分流支撑板，各个分流支撑板沿集热器箱体的宽度方向设置。
按上述技术方案，所述圆弧形凹槽分布在集热器箱体的上内表面和下内表面。
按上述技术方案，集热器箱体的进气口为厚度由箱体首端到箱体中部前端逐渐减小的楔形，集热器箱体的出气口为厚度由箱体中部后端到箱体尾端逐渐变大的楔形。
按上述技术方案，所述导流支撑板为两个，为直角三角形导流支撑板，在进气口处呈对称设置，其高度与集热器箱体的上下表面接触，两导流支撑板斜边与水平方向夹角范围为30度到45度，所述分流支撑板的高度与集热器箱体的上下表面接触，宽度为10-12mm。所述的箱体支撑板的长度为箱体中间部分的轴向长度的0.5倍到0.8倍。
按上述技术方案，所述集热器箱体上下表面的距离范围为5-40mm，且集热器箱体中部上下表面的距离由进气口到出气口的方向逐渐减小，靠近进气口集热器箱体高度为35-40mm，靠近出气口集热器箱体高度为20-25mm。
按上述技术方案，所述弧形凹槽的槽深与其直径的比值范围为0.05-0.4。按上述技术方案，沿气流方向，相邻弧形凹槽的距离范围为弧形凹槽直径的0.5倍到3倍。
按上述技术方案，所述的弧形凹槽最低点沿顺流方向偏心设置。
本发明所取得的有益效果为：
1、汽车尾气通过集热器箱体进气口进入箱体中部的弧形凹槽时会产生分流，减小了流动的边界层厚度，降低了高温尾气流动过程中的压降，弧形凹槽的分布增加了气流与集热器箱体的接触面积即增加了与热电模块热端的传热，使热电模块的热端能充分受热，进而有效的提高了温差发电装置的发电动率和发电效率，有利于提高汽车尾气余热的利用率。
2、由于气体的温度从进气口到出气口逐渐降低，通过将集热器箱体的厚度由入口到出口逐渐减小，使得气体在入口处流速较小而与热电模块充分传热，在出口处流速逐渐增加，使温度高的气体驻留的时间长，而温度低的气体驻留的时间短，一方面提高了本发明的热交换效率，另一方面由于气体的温度从进气口到出气口逐渐降低，就不会太大的压降，降低了发动机的背压，有利于提高发动机的燃油经济性。
3、在集热器箱体的进气口处加装的导流支撑板和分流支撑板有利于尾气流经箱体时气体的均匀扩散，保证热交换器壳体表面温度均匀，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预热的利用率。
附图说明
图1为本发明的结构图。
图2为本发明的俯视图。
图3为本发明的正视图。
图4为集热器箱体的剖视图。
图5为集热器箱体内表面的结构示意图。
其中：1—集热器箱体；2—固定装置；3—冷却水箱体；4—分流支撑板；5—箱体支撑板；6—热电模块；7—导流支撑板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图所示，本实施例提供了一种汽车尾气温差发电热交换装置，它包括内为中空状并具有进气口和出气口的集热器箱体1、通过固定装置2设置在集热器箱体1外围的冷却水箱体3、设置在集热器箱体1与冷却水箱体之间的热电模块6，所述热电模块6的热端与集热器箱体1的外表面紧贴，热电模块6的冷端与冷却水箱3紧贴。其中，集热器箱体1的进气口为厚度由箱体首端到箱体中部前端逐渐减小的楔形，集热器箱体的出气口为厚度由箱体中部后端到箱体尾端逐渐变大的楔形，集热器箱体的中部为进气口到出气口方向高度逐渐减小的长方体。其中，所述集热器箱体上下表面的距离范围为5-40mm，靠近进气口集热器箱体高度为35-40mm，靠近出气口集热器箱体高度为20-25mm。在集热器箱体1的上内表面和下内表面均设置有多个平行设置的弧形凹槽，所述弧形凹槽的长度与集热器箱体的宽度相同，其中，弧形凹槽可以为圆柱形凹槽，所述弧形凹槽的槽深与其直径的比值范围为0.05-0.4，沿气流方向，相邻弧形凹槽的距离范围为弧形凹槽直径的0.5倍到3倍。
汽车行驶时发动机产生的大量废气通过进气口进入集热器壳体1中，在集热器壳体1的流动中通过凹槽对气流的作用，增加了高温尾气在集热器壳体1里的时间，通过将集热器箱体中部设置为高度逐渐减小可以使得气流在入口的速度较慢而与热电模块充分传热，在出口的速度逐渐增大，一方面而不至于产生很大的背压，通过集热器壳体1传热到热电模块6的热端。另一方面，发动机的冷却水箱3与热电模块6的冷端接触，两者产生温差，热电模块6就能产生电能供给蓄电池或者其它用电设备，从出气口排出的气体通过排气管尾管排出。
本实施例中，在集热器箱体1的进气口处对称设有两个直角三角形导流支撑板7，其高度与集热器箱体的上下表面接触，两导流支撑板斜边与水平方向夹角范围为30度到45度，在集热器箱体的中部靠近进气口端均布有多个分流支撑板4，各个分流支撑板4沿集热器箱体的宽度方向设置；所述分流支撑板4的高度与集热器箱体的上下表面接触，宽度为10-12mm。在集热器箱体1的中部至少设有两个箱体支撑板5，所述箱体支撑板5沿集热器箱体的长度方向设置，箱体支撑板5的长度为箱体中间部分的轴向长度的0.5倍到0.8倍。通过设置三角形导流支撑板7、矩形分流支撑板4和箱体支撑板5，可以更好的引导气流在集热器箱体1的均匀分布，保证热交换器壳体表面温度均匀，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预热的利用率。
本实施例中，所述弧形凹槽的形状并不受限制，例如也可以为偏心弧形凹槽，其最低点沿顺流方向偏心设置。

Claims (7)

1.一种汽车尾气温差发电热交换装置，它包括内为中空状并具有进气口和出气口的集热器箱体、设置在集热器箱体外围的冷却水箱体、设置在集热器箱体与冷却水箱体之间的热电模块，所述热电模块的热端与集热器箱体的外表面紧贴，热电模块的冷端与冷却水箱紧贴，其特征在于：所述集热器箱体的高度由进气口端到出气口端递减，在集热器箱体的内表面设置有多个平行设置的圆弧形凹槽，所述圆弧形凹槽的长度与集热器箱体的宽度相同, 在集热器箱体的进气口设有导流支撑板，在集热器箱体的中部靠近进气口端均布有多个分流支撑板，各个分流支撑板沿集热器箱体的宽度方向设置, 所述导流支撑板为两个，为直角三角形导流支撑板，在进气口处呈对称设置，其高度与集热器箱体的上下表面接触，两导流支撑板斜边与水平方向夹角范围为30度到45度，所述分流支撑板的高度与集热器箱体的上下表面接触，宽度为10-12mm，在集热器箱体的中部至少设有两个箱体支撑板，所述箱体支撑板沿集热器箱体的长度方向设置，所述的箱体支撑板的长度为箱体中间部分的轴向长度的0.5倍到0.8倍。
2.根据权利要求1所述的一种汽车尾气温差发电热交换装置，其特征在于，所述圆弧形凹槽分布在集热器箱体的上内表面和下内表面。
3.根据权利要求1所述的一种汽车尾气温差发电热交换装置，其特征在于，集热器箱体的进气口为厚度由箱体首端到箱体中部前端逐渐减小的楔形，集热器箱体的出气口为厚度由箱体中部后端到箱体尾端逐渐变大的楔形。
4.根据权利要求1所述的一种汽车尾气温差发电热交换装置，其特征在于所述集热器箱体上下表面的距离范围为5-40mm，且集热器箱体中部上下表面的距离由进气口到出气口的方向逐渐减小，靠近进气口集热器箱体高度为35-40mm，靠近出气口集热器箱体高度为20-25mm。
5.根据权利要求1所述的一种汽车尾气温差发电热交换装置，其特征在于所述圆弧形凹槽的槽深与其直径的比值范围为0.05-0.4。
6.根据权利要求1所述的一种汽车尾气温差发电热交换装置，其特征在于沿气流方向，相邻圆弧形凹槽的距离范围为圆弧形凹槽直径的0.5倍到3倍。
7.根据权利要求1所述的一种汽车尾气温差发电热交换装置，其特征在于，所述的圆弧形凹槽最低点沿顺流方向偏心设置。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108643993A (zh) * 2018-04-04 2018-10-12 南京理工大学 一种基于温差发电技术的柴油机排气红外抑制装置
CN110925064A (zh) * 2019-12-03 2020-03-27 安徽江淮汽车集团股份有限公司 尾气热能系统回收装置和车辆

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001012240A (ja) * 1999-06-23 2001-01-16 Nissan Motor Co Ltd 自動車用排熱発電装置
CN201507346U (zh) * 2009-09-11 2010-06-16 厦门大学 汽车排气管温差发电节能装置
CN102128554A (zh) * 2010-01-15 2011-07-20 Lg电子株式会社 套管换热器
CN202560356U (zh) * 2012-05-04 2012-11-28 贺彦捷 一种提高燃油利用率的汽车尾气废热发电系统
CN103147879A (zh) * 2013-03-12 2013-06-12 武汉理工大学 一种汽车尾气温差发电热交换器
CN103904949A (zh) * 2014-04-08 2014-07-02 武汉理工大学 温差发电装置及车载尾气余热温差发电系统
JP2014127617A (ja) * 2012-12-27 2014-07-07 Toyota Motor Corp 熱電発電装置
CN103993938A (zh) * 2014-05-13 2014-08-20 江苏大学 内燃机尾气废热回电装置
CN104578977A (zh) * 2015-01-05 2015-04-29 武汉理工大学 一种汽车尾气热电发电装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5737139B2 (ja) * 2011-11-04 2015-06-17 トヨタ自動車株式会社 熱電発電装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001012240A (ja) * 1999-06-23 2001-01-16 Nissan Motor Co Ltd 自動車用排熱発電装置
CN201507346U (zh) * 2009-09-11 2010-06-16 厦门大学 汽车排气管温差发电节能装置
CN102128554A (zh) * 2010-01-15 2011-07-20 Lg电子株式会社 套管换热器
CN202560356U (zh) * 2012-05-04 2012-11-28 贺彦捷 一种提高燃油利用率的汽车尾气废热发电系统
JP2014127617A (ja) * 2012-12-27 2014-07-07 Toyota Motor Corp 熱電発電装置
CN103147879A (zh) * 2013-03-12 2013-06-12 武汉理工大学 一种汽车尾气温差发电热交换器
CN103904949A (zh) * 2014-04-08 2014-07-02 武汉理工大学 温差发电装置及车载尾气余热温差发电系统
CN103993938A (zh) * 2014-05-13 2014-08-20 江苏大学 内燃机尾气废热回电装置
CN104578977A (zh) * 2015-01-05 2015-04-29 武汉理工大学 一种汽车尾气热电发电装置

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