CN113513395A - 车辆尾气余热回收与电晕净化零能耗装置 - Google Patents

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赵稀
胡寅逍
胡天辰
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Abstract

本发明公开了一种车辆尾气余热回收与电晕净化零能耗装置，在壳体内设置电晕发生器，在壳体外设置温差发电片和散热模块，壳体将热量传递给温差发电片热端，散热模块则实现对温差发电片冷端的低温控制，保持发电温差；发电电压驱动电晕发生器工作，使得有害气体发生化学及电离电解反应，进一步放热，从而实现尾气净化与反应热循环利用，达到热‑电及电‑热转换相互正反馈，使余热回收与尾气净化有机一体化。

Description

车辆尾气余热回收与电晕净化零能耗装置
技术领域
本发明涉及车辆尾气处理技术领域，尤其涉及一种车辆尾气余热回收与电晕净化零能耗装置。
背景技术
现代社会的不断发展过程中，如何使能源得到高效利用以及节能减排愈发成为世界急需解决的问题之一。其中，汽车其对资源的大量消耗以及汽车尾气对大气的严重污染问题日益严峻。因此，汽车行业的节能减排问题正日益受到社会的广泛关注。
燃油汽车发动机的排气压力大，温度高，排气温度可达800℃。研究成果显示，高温尾气带走了40%左右燃油能量，能量浪费十分严重；同时，数以亿计的汽车过量的热排放也日渐成为城市热岛效应和全球气候变暖的元凶之一，对经济社会可持续发展和人民生命健康构成巨大威胁。此外，汽车尾气里含有大量的有害气体，其污染性对环境及大气的影响是深远而持久的；其分子化学能同样有可回收性。综合考虑二者，若能将温差发电和尾气净化进行“有机结合”，并形成一个能量转换再利用的闭环系统，便可实现在净化尾气的同时有效提高能源的利用率的目标。
故，综合考虑以上因素，需要一种利用温差发电和电晕净化之间的热电及电热转换原理，可安装在汽车排气管特定位置的一体化装置以解决上述问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种车辆尾气余热回收与电晕净化零能耗装置，利用Seebeck效应回收尾气余热进行温差发电，并制造80kV高压电晕，电解净化尾气中污染气体，融入二重热—电闭环正反馈，使温差发电与电晕净化相辅相成，成为高度协同的有机整体。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种车辆尾气余热回收与电晕净化零能耗装置，包括前管、尾管、壳体、导热模块、电晕发生器、发电模块、散热模块和控制模块；
所述壳体采用导热材质制成、为空心正n棱柱，n为大于等于3的自然数，包含第一端壁、第二端壁和n个侧壁；所述第一端壁中心、第二端壁中心均设有通孔；
所述前管采用绝缘材料制成，前管和所述壳体在第一端壁的通孔处同轴密闭固连，用于将汽车尾气导入至壳体内；
所述尾管和所述壳体在第二端壁的通孔处同轴密闭固连，用于将处理后的尾气排出至外界；
所述导热模块包含m个导热翅片，m为大于等于2的自然数；
所述电晕发生器包含高压脉冲发生器、钼丝支架、负极内筒、以及q根正极钼丝，其中，所述钼丝支架为网状圆盘，和所述前管的内壁同轴固连；所述负极内筒为两端开口的空心圆柱体，设置在所述壳体内；所述m个导热翅片周向均匀设置在壳体和负极内筒之间，均一端和壳体内壁固连、另一端和负极内筒的外壁固连，使得负极内筒和所述壳体同轴；所述q根正极钼丝周向均匀设置在壳体和负极内筒之间，一端和所述钼丝支架固连；所述正极钼丝和壳体的轴线平行，且和壳体、负极内筒、导热翅片均不接触；
所述发电模块包含n组温差发电单元，每组温差发电单元均包含p个温差发电片，p为大于等于1的自然数；n组温差发电单元一一对应设置在所述壳体n个侧壁外，温差发电片的热端和壳体的外壁固连；
所述散热模块包含n个散热翅片，一一对应设置在n个温差发电片上；
所述控制模块的输入端分别和n个温差发电片电气相连，输出端通过高压脉冲发生器和正极钼丝电气相连，用于在发电模块产生电能时控制电晕发生器工作。
作为本发明一种车辆尾气余热回收与电晕净化零能耗装置进一步的优化方案，还包含水冷模块，所述水冷模块包含水泵和n个水冷片，其中n个水冷片一一对应设置在n组温差发电片和n个散热翅片之间，水冷片一面和其对应的温差发热片紧贴固连，另一面和其对应的散热翅片紧贴固连；
所述水泵、n个水冷片通过管道依次串联，形成回路；
所述水泵和所述控制模块电气相连，所述控制模块在发电模块产生电能时还控制所述水泵工作。
作为本发明一种车辆尾气余热回收与电晕净化零能耗装置进一步的优化方案，所述前管采用绝缘陶瓷制成。
作为本发明一种车辆尾气余热回收与电晕净化零能耗装置进一步的优化方案，所述n取6，m取6，q取6，p取5。
作为本发明一种车辆尾气余热回收与电晕净化零能耗装置进一步的优化方案，所述温差发电片的热端和盒体外壁通过导热硅脂粘连，温差发电片的冷端和其对应的水冷片通过导热硅脂粘连。
作为本发明一种车辆尾气余热回收与电晕净化零能耗装置进一步的优化方案，所述水冷片和其对应的散热翅片通过导热硅脂粘连。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
汽车发动机产生的高温气体流经本发明提供的装置时，从前管流入壳体内，经过负极内筒、导热翅片、壳体的传热，使温差发电片热端达到合理温度；通过水冷装置结合外散热翅片，实现对温差发电片冷端的低温控制，从而保持发电温差；发电电压经高压脉冲发生器转为高压脉冲导入正极钼丝中，与接地的负极内筒组合成线-筒式、线-壁式电晕发生结构；在电晕发生的同时，辅以催化剂催化，有害气体发生化学及电离电解反应，实现尾气净化与反应热循环利用，达到热-电及电-热转换相互正反馈，使余热回收与尾气净化有机一体化。
附图说明
图1是本发明车辆尾气余热回收与电晕净化零能耗装置立体结构示意图；
图2是本发明车辆尾气余热回收与电晕净化零能耗装置主视结构示意图；
图3是本发明车辆尾气余热回收与电晕净化零能耗装置侧视结构示意图。
图中，1-壳体，2-温差发电片，3-水冷片，4-散热翅片，5-尾管，6-负极内筒，7-导热翅片，8-正极钼丝，9-钼丝支架，10-前管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。
如图1、图2、图3所示，本发明公开了一种车辆尾气余热回收与电晕净化零能耗装置，包括前管、尾管、壳体、导热模块、电晕发生器、发电模块、散热模块和控制模块；
所述壳体采用导热材质制成、为空心正n棱柱，n为大于等于3的自然数，包含第一端壁、第二端壁和n个侧壁；所述第一端壁中心、第二端壁中心均设有通孔；
所述前管采用绝缘材料制成，前管和所述壳体在第一端壁的通孔处同轴密闭固连，用于将汽车尾气导入至壳体内；
所述尾管和所述壳体在第二端壁的通孔处同轴密闭固连，用于将处理后的尾气排出至外界；
所述导热模块包含m个导热翅片，m为大于等于2的自然数；
所述电晕发生器包含高压脉冲发生器、钼丝支架、负极内筒、以及q根正极钼丝，其中，所述钼丝支架为网状圆盘，和所述前管的内壁同轴固连；所述负极内筒为两端开口的空心圆柱体，设置在所述壳体内；所述m个导热翅片周向均匀设置在壳体和负极内筒之间，均一端和壳体内壁固连、另一端和负极内筒的外壁固连，使得负极内筒和所述壳体同轴；所述q根正极钼丝周向均匀设置在壳体和负极内筒之间，一端和所述钼丝支架固连；所述正极钼丝和壳体的轴线平行，且和壳体、负极内筒、导热翅片均不接触；
所述发电模块包含n组温差发电单元，每组温差发电单元均包含p个温差发电片，p为大于等于1的自然数；n组温差发电单元一一对应设置在所述壳体n个侧壁外，温差发电片的热端和壳体的外壁固连；
所述散热模块包含n个散热翅片，一一对应设置在n个温差发电片上；
所述控制模块的输入端分别和n个温差发电片电气相连，输出端通过高压脉冲发生器和正极钼丝电气相连，用于在发电模块产生电能时控制电晕发生器工作。
作为本发明一种车辆尾气余热回收与电晕净化零能耗装置进一步的优化方案，还包含水冷模块，所述水冷模块包含水泵和n个水冷片，其中n个水冷片一一对应设置在n组温差发电片和n个散热翅片之间，水冷片一面和其对应的温差发热片紧贴固连，另一面和其对应的散热翅片紧贴固连；
所述水泵、n个水冷片通过管道依次串联，形成回路；
所述水泵和所述控制模块电气相连，所述控制模块在发电模块产生电能时还控制所述水泵工作。
所述前管优先采用绝缘陶瓷制成，n优先取6，m优先取6，q优先取6，p优先取5。
所述温差发电片的热端和盒体外壁通过导热硅脂粘连，温差发电片的冷端和其对应的水冷片通过导热硅脂粘连，水冷片和其对应的散热翅片通过导热硅脂粘连。
所述导热翅片与管内壁焊接在一起，用于将尾气管内的气体热量快速传导至盒体结构；所述负极内筒与六个内部导热翅片焊接在一起，并作接地处理，作为电晕发生器负极，将管内空间隔断为六个线-壁式电晕发生结构与一个线-筒式电晕发生结构。温差发电片正常工作后，所产电功率一部分将用于供应水泵所需电能，另一部分以电信号的形式导入脉冲发生器中，高频高压脉冲由钼丝支架导入每根钼丝，从而实现线-筒和线-壁式电晕发生从而产生电晕净化的效果。
在电晕发生的同时，辅以催化剂催化，有害气体发生化学及电离电解反应，且绝大部分为放热反应，即随着高压电晕催化尾气处理反应的进行，温差发电片热端温度会有一定提高，从而使发电输出功率获得进一步提升，进而提升电晕催化反应效率，此为第一重热—电闭环正反馈。
发电输出功率提升后也可提升水冷循环散热效率，降低温差发电片冷端温度，反过来提升发电功率，此为第二重热—电闭环正反馈。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种车辆尾气余热回收与电晕净化零能耗装置，其特征在于，包括前管、尾管、壳体、导热模块、电晕发生器、发电模块、散热模块和控制模块；
所述壳体采用导热材质制成、为空心正n棱柱，n为大于等于3的自然数，包含第一端壁、第二端壁和n个侧壁；所述第一端壁中心、第二端壁中心均设有通孔；
所述前管采用绝缘材料制成，前管和所述壳体在第一端壁的通孔处同轴密闭固连，用于将汽车尾气导入至壳体内；
所述尾管和所述壳体在第二端壁的通孔处同轴密闭固连，用于将处理后的尾气排出至外界；
所述导热模块包含m个导热翅片，m为大于等于2的自然数；
所述电晕发生器包含高压脉冲发生器、钼丝支架、负极内筒、以及q根正极钼丝，其中，所述钼丝支架为网状圆盘，和所述前管的内壁同轴固连；所述负极内筒为两端开口的空心圆柱体，设置在所述壳体内；所述m个导热翅片周向均匀设置在壳体和负极内筒之间，均一端和壳体内壁固连、另一端和负极内筒的外壁固连，使得负极内筒和所述壳体同轴；所述q根正极钼丝周向均匀设置在壳体和负极内筒之间，一端和所述钼丝支架固连；所述正极钼丝和壳体的轴线平行，且和壳体、负极内筒、导热翅片均不接触；
所述发电模块包含n组温差发电单元，每组温差发电单元均包含p个温差发电片，p为大于等于1的自然数；n组温差发电单元一一对应设置在所述壳体n个侧壁外，温差发电片的热端和壳体的外壁固连；
所述散热模块包含n个散热翅片，一一对应设置在n个温差发电片上；
所述控制模块的输入端分别和n个温差发电片电气相连，输出端通过高压脉冲发生器和钼丝支架电气相连，用于在发电模块产生电能时控制电晕发生器工作。
2.根据权利要求1所述的车辆尾气余热回收与电晕净化零能耗装置，其特征在于，还包含水冷模块，所述水冷模块包含水泵和n个水冷片，其中n个水冷片一一对应设置在n组温差发电片和n个散热翅片之间，水冷片一面和其对应的温差发热片紧贴固连，另一面和其对应的散热翅片紧贴固连；
所述水泵、n个水冷片通过管道依次串联，形成回路；
所述水泵和所述控制模块电气相连，所述控制模块在发电模块产生电能时还控制所述水泵工作。
3.根据权利要求1所述的车辆尾气余热回收与电晕净化零能耗装置，其特征在于，所述前管采用绝缘陶瓷制成。
4.根据权利要求1所述的车辆尾气余热回收与电晕净化零能耗装置，其特征在于，所述n取6，m取6，q取6，p取5。
5.根据权利要求1所述的车辆尾气余热回收与电晕净化零能耗装置，其特征在于，所述温差发电片的热端和盒体外壁通过导热硅脂粘连，温差发电片的冷端和其对应的水冷片通过导热硅脂粘连。
6.根据权利要求1所述的车辆尾气余热回收与电晕净化零能耗装置，其特征在于，所述水冷片和其对应的散热翅片通过导热硅脂粘连。
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