一种利用吸液芯热管强化换热的汽车排气温差发电装置制造方法及图纸

本发明专利技术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。本发明专利技术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。本发明专利技术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。

A Thermal Power Generation Device for Automobile Exhaust Using Heat Pipe with Liquid Absorbing Core to Enhance Heat Exchange

The invention discloses an automobile exhaust temperature difference power generation device which uses a suction core heat pipe to enhance heat transfer. Flat plate collector and suction core heat pipe transfer heat to the hot end of the thermoelectric sheet. The water pump pumps graphene nano-coolant in the cooling water tank into the cooling passage. The thermoelectric sheet based on Sebeck effect converts heat energy into electric energy, and the thermoelectric sheet is regulated by a voltage controller and a thermoelectric sheet. Batteries are connected. The hot end of the thermoelectric sheet of the invention strengthens heat transfer through the heat pipe of the suction core, thereby enlarging the effective hot end area of the thermoelectric generating device when extracting the exhaust heat. The cooling channel contacting the cold end of the thermoelectric sheet adopts graphene nano-cooling liquid, which can transfer more heat in a unit time and maintain the low temperature state of the cold end. The invention strengthens heat transfer through a liquid-absorbing core heat pipe, uses graphene nano-coolant to maintain the low temperature of the cold end, ensures the temperature difference between the cold end and the hot end, improves the heat transfer efficiency of the temperature difference power generation device, and solves the problems of low conversion efficiency of the temperature difference power generation device.

【技术实现步骤摘要】
一种利用吸液芯热管强化换热的汽车排气温差发电装置
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本次专利技术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。本专利技术的有益效果是：1)本专利技术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)本专利技术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)本专利技术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)本专利技术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)本专利技术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为本专利技术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为本专利技术所述温差发电片布置图；图3为本专利技术所述冷却通道布置图；图4为本专利技术所述平板式集热器模型示意图；图5为本专利技术所述夹紧机构模型示意图；图6为本专利技术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专利技术的具体实施方式。如图1所示，本专利技术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本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王军，宋想想，李幸军，付航，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32