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能源节约

汽车余热利用装置分析

2015-02-05 15:00:02来源:网络浏览:评论:0
  本系统利用基于塞贝克效应的温差发电片,将排气管处的热空气中的热量转化成电能,用以驱动电动涡轮的运转,从而将进入发动机的空气压力提高,最终达到增加发动机功率的目的。当发出的电能有多余时,还能将电能储存到蓄电池中,降低发电机的负荷,进一步提高发动机效率。   本创新涉及一种汽车尾气余热发电装置,包括温差发电器、散热片和连接套,该连接套其内孔为圆柱形,与汽车排气筒外圆相匹配,连接套的外部呈六边形柱体,连接套为分体式结构并由上套和下套两部分组成,上套和下套的截面相同且对称,温差发电器的发电片设置在连接套的六个外表面上,在连接套上沿径向分布设置有通孔,散热片设置在发电片外侧,散热片沿连接套的轴向分布设置并与发电片呈垂直,散热片的两端均呈倾斜状,即散热片底部长度大于顶部长度。本实用新型具有结构合理,不需要更换现有的汽车排气筒,热转换效率高的特点。原理图如下。   1 技术领域:塞贝克(Seebeck)效应   塞贝克效应(Seebeck effect),指在两种不同导电材料构成的闭合回路中,当两个接点温度不同时,回路中产生的电势使热能转变为电能的一种现象。温差电现象,又称作第一热电效应,它是指由于两种不同电导体或半导体的温度差异而引起两种物质间的电压差的热电现象。在两种金属A和B组成的回路中,如果使两个接触点的温度不同,则在回路中将出现电流,称为热电流。塞贝克效应的实质在于两种金属接触时会产生接触电势差,该电势差取决于金属的电子逸出功和有效电子密度这两个基本因素。半导体的温差电动势较大,可用作温差发电器。两种半导体“A”和“B”在一端结合在一起并处于高温状态T2,而另一端开路且处于低温T1状态,则在冷端存在开路电压V,电压V与热冷两端的温度差T成正比,即V=AsT=As(T2-T1),其中As是塞贝克参数,单位是V?K,塞贝克系数是由材料本身的电子能带结构决定的,几个主要的因素制约着塞贝克系数的大小,一是随着温度的升高,流子浓度增大;二是随着温度升高,载流子的平均速度增大,导致电荷在冷端的积累;载流子的散射是与能量有关的,有可能导致载流子在硅的冷端或热端的积累,最后硅中的温度差引起声子从热端到冷端的净流动,对于硅,在声学声子和载流子之间将会发生动量转移,由于存在声子动量,这将拖曳载流子向冷端运动。   2 背景技术   内燃机所消耗燃油中的60%以上的能量没有得到有效利用,绝大部分以汽车尾气余热的形式排放到大气中,排放尾气的温度可达600℃以上。利用半导体温差发电技术可有效地回收汽车进行中的尾气热量,该技术充分利用了汽车能源,提高了热效能,也减少了油耗。温差发电器中的核心部件是温差发电片元件,分列式辐射结构和平板式结构,其中平板式结构以其成本低、便于生产制造主要在汽车尾气余热利用中应用,但目前的温差发电器热转换效率较低,因排气筒为圆筒形,而设置在筒外侧的发电片为平板形,这样发电片与排气筒之间形成较大的热损失,从而影响了余热利用;还有种汽车尾气余热发电装置是将排气筒改进成八边形筒,这样热损失减少了,但要对已出厂的汽车更换排气筒会造成一种浪费。   3 发明内容   本创新为了克服上述缺陷提供了一种结构合理,不需要更换现有的汽车排气筒,热转换效率高的汽车尾气余热发电装置。   装置采用的技术方案是:利用一种汽车尾气余热发电装置,包括温差发电器和散热片,其特征是:包括连接套,该连接套其内孔为圆柱形,与汽车排气筒外圆相匹配,连接套的外部呈六边形柱体,连接套为分体式结构并由上套和下套两部分组成,上套和下套的截面相同且对称,温差发电器的发电片设置在连接套的六个外表面上,在连接套上沿径向分布设置有通孔,散热片设置在发电片外侧,散热片沿连接套的轴向分布设置并与发电片呈垂直,散热片的两端均呈倾斜状,即散热片底部长度大于顶部长度。排气筒与温差发电器的发电片之间设置了连接套,该连接套为内部为圆柱形通孔,外部为六边形柱状结构,平板式的发电片便于安装在连接套的六个外表面上,同时又在连接套上设置了通孔,利于排气筒的热量传导给发电片,减少热损失,将连接套设置成分体式结构,方便装配,将散热片两端设置成倾斜状,可以减少阻力;本装置的温差发电器同时与蓄电池和电动涡轮增压器连接,可以根据需要选择使用,既可以实时利用温差发电器发出的电能,也可以蓄能。
 

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