CN109474204A - 一种利用吸液芯热管强化换热的汽车排气温差发电装置 - Google Patents

一种利用吸液芯热管强化换热的汽车排气温差发电装置 Download PDF

Info

Publication number
CN109474204A
CN109474204A CN201811451267.7A CN201811451267A CN109474204A CN 109474204 A CN109474204 A CN 109474204A CN 201811451267 A CN201811451267 A CN 201811451267A CN 109474204 A CN109474204 A CN 109474204A
Authority
CN
China
Prior art keywords
liquid
sucking core
heat pipe
heat
temperature difference
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201811451267.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109474204B (zh
Inventor
王军
宋想想
李幸军
付航
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu University
Original Assignee
Jiangsu University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu University filed Critical Jiangsu University
Priority to CN201811451267.7A priority Critical patent/CN109474204B/zh
Publication of CN109474204A publication Critical patent/CN109474204A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109474204B publication Critical patent/CN109474204B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N11/00—Generators or motors not provided for elsewhere; Alleged perpetua mobilia obtained by electric or magnetic means
    • H02N11/002—Generators

Landscapes

  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
  • Exhaust Silencers (AREA)

Abstract

本发明公开了一种利用吸液芯热管强化换热的汽车排气温差发电装置，平板式集热器和吸液芯热管将热量传递给温差发电片的热端，水泵将冷却水箱中的石墨烯纳米冷却液泵入冷却通道，基于塞贝克效应的温差发电片将热能转化为电能，温差发电片经稳压控制器与蓄电池相连。本发明的温差发电片热端通过吸液芯热管强化换热，从而增大温差发电装置在提取排气热量时的有效热端面积，与温差发电片冷端接触的冷却通道内采用石墨烯纳米冷却液，在单位时间内可传递更多热量，维持冷端低温状态。本发明通过吸液芯热管强化换热，采用石墨烯纳米冷却液维持冷端低温，保证冷热端的温差，提升温差发电装置热量传递效率，解决温差发电装置转化效率较低等问题。

Description

一种利用吸液芯热管强化换热的汽车排气温差发电装置
技术领域
本发明涉及汽车排气余热发电装置，具体涉及一种利用吸液芯热管强化换热的汽车排气温差发电装置。
背景技术
随着中国汽车工业的发展，燃油汽车的能耗与日俱增，其引发的大气污染问题也日益凸显，提高汽车发动机能源利用效率和控制汽车污染物排放已成为人们关注的焦点。研究表明，汽车的燃油热效率仅约为30％，大部分能量损失于发动机的冷却水和车辆排放的高温尾气中。若通过温差发电装置对汽车的尾气余热进行回收再利用，可有效提高燃油利用效率，减少能源消耗，降低污染物排放。
温差发电装置可回收汽车排气中的余热并将其直接转化为电能，具有结构简单、无运动部件、无噪声等优点，但温差发电装置仍存在热量传递效率低、冷热端温差较小、温差发电片输出功率低等问题。为了保持较大的温差，需要维持热端高温，同时在冷端增加散热装置，确保热量及时散失。因此，维持温差发电片热端高温和增强温差发电片的冷端散热是提高温差发电片装置输出功率的有效途径。
传统散热方式主要有风冷和水冷两种，然而风冷散热易受气体流动特性的影响，普通水冷散热的热导率较低，石墨烯纳米冷却液作为一种新型冷却液具有更好的稳定性和更高的热导率，在单位时间内可传递更多热量，维持冷端低温状态。
目前的温差发电装置一般只布置于集热器表面，其布置数量受集热器表面积限制。研究表明平板式集热器内部温度远高于壁面温度，若将热管蒸发段伸入到集热器内部，一方面借助热管中的工质发生汽化-液化进行热量传递，从而将集热器内部热量传递到温差发电片的热端，维持温差发电片热端高温，另一方面可在热管上下两侧布置温差发电片，增大温差发电装置在提取排气热量时的有效热端面积，提高温差发电装置输出功率。
发明内容
针对现有技术的不足，本次发明目的在于通过热管增强温差发电片热端的换热，还利用石墨烯纳米冷却液改善温差发电片冷端的散热，进而提高温差发电片热电转换效率。
一种利用吸液芯热管强化换热的汽车排气温差发电装置，包括冷却水箱、水泵、发动机、蓄电池、稳压控制器、冷却通道、温差发电片、平板式集热器及夹紧机构，所述冷却通道与水泵、冷却水箱依次相连接，所述温差发电片与稳压控制器、蓄电池依次相连接，所述发动机与平板式集热器相连，所述夹紧机构将温差发电片、冷却通道依次固定在平板式集热器及吸液芯热管的上下两侧；所述冷却水箱内的冷却液为石墨烯纳米冷却液；所述吸液芯热管设置在平板式集热器两侧，所述吸液芯热管的蒸发段伸入平板式集热器内部，所述蒸发段外围设有吸热翅片，平板式集热器排气入口内布置两个矩形导流板，所述集热器内部还设有若干矩形扰流体，温差发电片与吸液芯热管之间设有铜片；所述温差发电片根据排气温度梯度分布，温差发电片之间采用串联连接；所述温差发电片与铜片、冷却通道以及平板式集热器的接触面之间均涂有高性能导热硅脂；所述吸液芯热管包括工作介质、吸液芯、壳体，热管壳体内壁贴附吸液芯，根据内部传热特征不同，沿热管轴向可分为蒸发段、绝热段和冷凝段。
本发明的有益效果是：
1)本发明冷却水箱中的冷却液为石墨烯纳米冷却液，石墨烯纳米冷却液作为一种新型冷却液具有更好的稳定性和更高的热导率，在单位时间内可传递更多热量，维持冷端低温状态。
2)本发明中平板式集热器的两侧布置吸液芯热管，吸液芯热管的蒸发段伸入集热器内部，并且在蒸发段外围设有吸热翅片，借助热管中的工质发生汽化-液化进行热量传递，从而将集热器内部热量传递到温差发电片的热端，增大温差发电片冷热端温差，提高温差发电装置输出功率。
3)本发明中平板式集热器内布置矩形扰流体以及排气入口处布置矩形导流板，起到扰流作用，使换热效率增大。
4)本发明中平板式集热器上下两端以及热管的上下两侧布置温差发电片，增大温差发电装置在提取排气热量时的有效热端面积，从而提高温差发电装置效率。
5)本发明中温差发电片根据排气温度梯度分布，采用串联的方式组成。
附图说明
图1为本发明一种利用吸液芯热管强化换热的汽车排气温差发电装置结构示意图；
图2为本发明所述温差发电片布置图；
图3为本发明所述冷却通道布置图；
图4为本发明所述平板式集热器模型示意图；
图5为本发明所述夹紧机构模型示意图；
图6为本发明所述热管工作过程示意图。
图中1-冷却水箱，2-水泵，3-发动机，4-蓄电池，5-稳压控制器，6-冷却通道，7-温差发电片，8-平板式集热器，8-1-吸液芯热管，8-2-铜片，8-3-矩形导流板，8-4-翅片，8-5-矩形扰流体，9-夹紧机构。
具体实施方式
下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明的利用吸液芯热管强化换热的汽车排气温差发电装置，包括冷却水箱1、水泵2、发动机3、蓄电池4、稳压控制器5、冷却通道6、温差发电片7、平板式集热器8以及夹紧机构9，冷却通道6与水泵2、冷却水箱1依次相连接，温差发电片7与稳压控制器5、蓄电池4依次相连接，发动机3通过排气管道与平板式集热器8相连接；如图3、5所示，所述夹紧机构9将温差发电片7与冷却通道6先后固定在平板式集热器8上下两侧以及吸液芯热管8-1的上下两侧。
如图4所示，所述平板式集热器8两侧对称设置有若干平行的吸液芯热管8-1，吸液芯热管8-1包括工作介质、吸液芯、壳体，根据内部传热特征不同，沿热管轴向可分为蒸发段、绝热段和冷凝段；热管为中温热管，壳体材料为碳钢，壳体内壁贴附金属卷绕丝网吸液芯；热管的工作介质为萘，萘在蒸发段吸热汽化后，蒸汽经过绝热段，带着大量的热能进入冷凝段，然后进行凝结放热，把大量的热能传递给温差发电片；工作介质萘把热量从蒸发段输送冷凝段之后，以液态的形式在绕丝网吸液芯毛细作用下，重新返回到蒸发段，如此循环，如图6所示。
所述吸液芯热管8-1的蒸发段伸入平板式集热器8内部，实现蒸发段与平板式集热器8内部换热，位于集热器8内部的蒸发段外围设有吸热翅片8-4，平板式集热器8排气入口内布置两个矩形导流板8-3，平板式集热器8内部还设有若干矩形扰流体8-5；如图2所示，平板式集热器8的上、下两端根据排气温度梯度布置温差发电片7，吸液芯热管8-1两侧布置铜片8-2，铜片8-2上根据排气温度梯度布置温差发电片7，增大了温差发电装置在提取排气热量时的有效热端面积，从而提高温差发电装置效率；温差发电片7之间串联连接；温差发电片7外围布置冷却水通道6，然后通过夹紧机构9固定，保证传热效率，温差发电片7的冷端均采用冷却通道6进行散热，温差发电片7与铜片8-2、温差发电片7与冷却通道6、温差发电片7与平板式集热器8的接触面之间均涂有高性能导热硅脂；冷却水箱1内的冷却液采用石墨烯纳米冷却液，石墨烯纳米冷却液作为一种新型冷却液具有更好的稳定性和更高的热导率，在单位时间内可传递更多热量，维持冷端低温状态。
汽车发动机产生的排气经过平板式集热器8，通过平板式集热器8上下两侧壁面将热量传递给温差发电片7的热端，同时吸液芯热管8-1蒸发段内的萘吸热沸腾汽化，蒸汽经过绝热段进入冷凝段，进行凝结放热，热量经铜片8-2传递到温差发电片7，积聚在冷凝段吸液芯中的凝结液在吸液芯毛细力的作用下返回蒸发段再吸热蒸发，如此反复。水泵2将冷却水箱1中的石墨烯纳米冷却液泵入冷却通道6中，在温差发电片7冷、热端形成温差，温差发电片7经稳压控制器5与蓄电池4相连，最终将产生的电能储存到蓄电池4中。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种利用吸液芯热管强化换热的汽车排气温差发电装置，其特征在于，包括冷却水箱(1)、水泵(2)、发动机(3)、蓄电池(4)、稳压控制器(5)、冷却通道(6)、温差发电片(7)、平板式集热器(8)及夹紧机构(9)，所述冷却通道(6)与水泵(2)、冷却水箱(1)依次相连接，所述温差发电片(7)与稳压控制器(5)、蓄电池(4)依次相连接，所述发动机(3)与平板式集热器(8)相连，所述夹紧机构(9)将温差发电片(7)、冷却通道(6)依次固定在平板式集热器(8)及吸液芯热管(8-1)的上下两侧。
2.根据权利要求1所述的利用吸液芯热管强化换热的汽车排气温差发电装置，其特征在于，所述冷却水箱(1)内的冷却液为石墨烯纳米冷却液。
3.根据权利要求1所述的利用吸液芯热管强化换热的汽车排气温差发电装置，其特征在于，所述吸液芯热管(8-1)设置在平板式集热器(8)两侧，所述吸液芯热管(8-1)的蒸发段伸入平板式集热器(8)内部，所述蒸发段外围设有吸热翅片(8-4)，平板式集热器(8)排气入口内布置两个导流板(8-3)，所述集热器(8)内部还设有若干扰流体(8-5)，温差发电片(7)与吸液芯热管(8-1)之间设有铜片(8-2)。
4.根据权利要求3所述的利用吸液芯热管强化换热的汽车排气温差发电装置，其特征在于，所述导流板(8-3)为矩形。
5.根据权利要求3所述的利用吸液芯热管强化换热的汽车排气温差发电装置，其特征在于，所述扰流体(8-5)为矩形。
6.根据权利要求1或3所述的利用吸液芯热管强化换热的汽车排气温差发电装置，其特征在于，所述温差发电片(7)根据排气温度梯度分布，温差发电片(7)之间采用串联连接。
7.根据权利要求3所述的利用吸液芯热管强化换热的汽车排气温差发电装置，其特征在于，所述吸液芯热管(8-1)包括工作介质、吸液芯、壳体，热管壳体内壁贴附吸液芯，根据内部传热特征不同，沿热管轴向可分为蒸发段、绝热段和冷凝段。
8.根据权利要求1或3所述的利用吸液芯热管强化换热的汽车排气温差发电装置，其特征在于，所述温差发电片(7)与铜片(8-2)、冷却通道(6)以及平板式集热器(8)的接触面之间均涂有高性能导热硅脂。
CN201811451267.7A 2018-11-30 2018-11-30 一种利用吸液芯热管强化换热的汽车排气温差发电装置 Active CN109474204B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811451267.7A CN109474204B (zh) 2018-11-30 2018-11-30 一种利用吸液芯热管强化换热的汽车排气温差发电装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811451267.7A CN109474204B (zh) 2018-11-30 2018-11-30 一种利用吸液芯热管强化换热的汽车排气温差发电装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109474204A true CN109474204A (zh) 2019-03-15
CN109474204B CN109474204B (zh) 2020-08-28

Family

ID=65674705

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811451267.7A Active CN109474204B (zh) 2018-11-30 2018-11-30 一种利用吸液芯热管强化换热的汽车排气温差发电装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109474204B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111714784A (zh) * 2020-08-10 2020-09-29 佛山紫熙慧众科技有限公司 一种多波段led光疗系统
CN111917337A (zh) * 2020-06-29 2020-11-10 天津商业大学 一种利用热化学反应的温差发电装置
CN112886868A (zh) * 2021-01-26 2021-06-01 江苏大学 一种基于热管-相变材料的蓄热式汽车排气温差发电装置
CN113300634A (zh) * 2021-05-08 2021-08-24 江苏大学 一种基于热管传热的两级温差发电余热回收装置
CN113294938A (zh) * 2021-06-16 2021-08-24 江苏大学 一种温差电堆驱动的耦合热泵

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101000175A (zh) * 2006-12-17 2007-07-18 崔付林 低温余热回收式热管锅炉装置
CN102865172A (zh) * 2012-09-20 2013-01-09 金华三人科技有限公司 利用热管技术从排气中取热汽化柴油的燃料喷射系统
CN105099277A (zh) * 2015-08-28 2015-11-25 北京理工大学 一种基于太阳能的昼夜温差发电装置
CN105957956A (zh) * 2016-06-30 2016-09-21 上海第二工业大学 一种利用强化介质纳米流体降低热电器件冷端温度的系统
CN106703954A (zh) * 2016-12-25 2017-05-24 常州创索新材料科技有限公司 一种利用汽车尾气温差发电装置
CN107612425A (zh) * 2017-10-13 2018-01-19 大连海事大学 多级式热管强化换热的船舶废气余热温差发电装置及发电方法
CN108347199A (zh) * 2018-01-11 2018-07-31 江苏大学 一种平板式温差发电器及其热电发电组件分区布置方法
CN207743904U (zh) * 2017-10-13 2018-08-17 大连海事大学 一种基于温差发电以及脉动热管技术的尾气余热利用装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101000175A (zh) * 2006-12-17 2007-07-18 崔付林 低温余热回收式热管锅炉装置
CN102865172A (zh) * 2012-09-20 2013-01-09 金华三人科技有限公司 利用热管技术从排气中取热汽化柴油的燃料喷射系统
CN105099277A (zh) * 2015-08-28 2015-11-25 北京理工大学 一种基于太阳能的昼夜温差发电装置
CN105957956A (zh) * 2016-06-30 2016-09-21 上海第二工业大学 一种利用强化介质纳米流体降低热电器件冷端温度的系统
CN106703954A (zh) * 2016-12-25 2017-05-24 常州创索新材料科技有限公司 一种利用汽车尾气温差发电装置
CN107612425A (zh) * 2017-10-13 2018-01-19 大连海事大学 多级式热管强化换热的船舶废气余热温差发电装置及发电方法
CN207743904U (zh) * 2017-10-13 2018-08-17 大连海事大学 一种基于温差发电以及脉动热管技术的尾气余热利用装置
CN108347199A (zh) * 2018-01-11 2018-07-31 江苏大学 一种平板式温差发电器及其热电发电组件分区布置方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张征: "排气流强化热电转换系统传热特性数值研究", 《机床与液压》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111917337A (zh) * 2020-06-29 2020-11-10 天津商业大学 一种利用热化学反应的温差发电装置
CN111917337B (zh) * 2020-06-29 2021-07-23 天津商业大学 一种利用热化学反应的温差发电装置
CN111714784A (zh) * 2020-08-10 2020-09-29 佛山紫熙慧众科技有限公司 一种多波段led光疗系统
CN112886868A (zh) * 2021-01-26 2021-06-01 江苏大学 一种基于热管-相变材料的蓄热式汽车排气温差发电装置
CN113300634A (zh) * 2021-05-08 2021-08-24 江苏大学 一种基于热管传热的两级温差发电余热回收装置
CN113300634B (zh) * 2021-05-08 2022-06-21 江苏大学 一种基于热管传热的两级温差发电余热回收装置
CN113294938A (zh) * 2021-06-16 2021-08-24 江苏大学 一种温差电堆驱动的耦合热泵

Also Published As

Publication number Publication date
CN109474204B (zh) 2020-08-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109474204A (zh) 一种利用吸液芯热管强化换热的汽车排气温差发电装置
CN108232235A (zh) 一种用于甲醇燃料电池汽车的智能热管理系统
CN208336386U (zh) 一种用于燃料电池堆的热处理系统
CN104935210A (zh) 一种蜂窝圆筒式汽车发动机废热发电装置
CN1794557A (zh) 一种发动机排气管余热发电方法及装置
CN112856849A (zh) 一种回收烟气中潜热的火电系统储能调峰系统及工作方法
CN104279078A (zh) 一种汽车尾气温差发电系统
CN110518836B (zh) 一种汽车废热温差发电装置
CN205882115U (zh) 一种基于余热回收的微通道电池热管理系统
CN204425205U (zh) 一种汽车尾气温差发电装置
CN204140230U (zh) 一种汽车尾气温差发电系统
CN207304412U (zh) 热管式船舶主机废气余热利用温差发电装置
CN202889255U (zh) 混合动力车能源回收提供系统
CN204168183U (zh) 一种汽车废气温差发电装置
CN109274292A (zh) 一种利用废气余热的温差发电系统
CN107612425A (zh) 多级式热管强化换热的船舶废气余热温差发电装置及发电方法
CN208570863U (zh) 一种基于相变耦合风冷的冷热两用电池包热管理结构
CN213027853U (zh) 一种利用汽车尾气温差的发电及蓄热装置
CN201327845Y (zh) 用于半导体温差发电模块的冷却装置
CN105371528A (zh) 基于太阳能中温集热、光伏光热一体装置的多功能高效利用系统
CN209444411U (zh) 一种内燃机节能系统
CN113809356A (zh) 一种节能型燃料电池热管理系统
CN2303087Y (zh) 内燃机尾气余热回收供暖装置
CN113098324A (zh) 一种热管换热式水冷汽车尾气发电装置
CN206547057U (zh) 一种改进型汽车尾气余热发电装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant