一种具有翅片的温差发电器及其优化方法技术

本发明专利技术公开了一种具有翅片的温差发电器及其优化方法，包括热端集热器、端盖、通气管、温差发电模块，热端集热器内安装有至少两组左右对称分布的内圈翅片组件和外圈翅片，内圈翅片组件位于外圈翅片内圈，内圈翅片组件与外圈翅片以及内圈翅片组件之间向内等间距设置，相邻的内圈翅片组件横截面形状相似并且由外向内逐渐缩小，内圈翅片组件包括上下对称的横截面为凹字形结构内圈翅片单体；通过内圈翅片组件和外圈翅片的组合使用，增大了换热的面积，并且设计出一种温差发电器的优化方法，使温差发电器输出的功率随着翅片厚度变化而变化，从而在温差发电器输出最大功率时，得到最优翅片厚度，增大了换热效果和热电转换效率。增大了换热效果和热电转换效率。增大了换热效果和热电转换效率。

【技术实现步骤摘要】
一种具有翅片的温差发电器及其优化方法


[0001]本专利技术涉及一种温差发电器及其优化方法，特别提供了一种具有翅片的温差发电器及其优化方法，属于温差发电器


技术介绍

[0002]随着人们生活水平的提高，我国汽车的保有量逐年递增，但燃油车的燃油利用率却很低，其中相当一部分的能量从尾气以热量的形式排出，造成了巨大的能源浪费，因此需要一种能源转换技术来改善目前能源浪费的情况。
[0003]热电转换技术是基于塞贝克效应发展起来的一种新型的能源转换技术，具有清洁、无污染、无复杂的运动部件、无维修费用等众多优点。但由于当前的温差发电技术转化效率较低，进而限制其商业化进程的推进。
[0004]在集热器结构上可以通过应用热电转换技术从而在一定程度上提高换热效果和热电转换效率。但是现有的集热器结构大多受换热面积的限制，无法达到理想的能量回收效果，换热效果和热电转换效率较差。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种具有翅片的温差发电器及其优化方法，本专利技术通过对翅片的设计，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有翅片的温差发电器，包括热端集热器(1)，所述热端集热器(1)的两端分别设有带有通气管的端盖(2)，所述热端集热器(1)外安装有温差发电模块(3)，其特征在于：所述热端集热器(1)安装有至少两组左右对称分布的内圈翅片组件(4)和外圈翅片(5)，所述内圈翅片组件(4)位于外圈翅片(5)内圈，所述内圈翅片组件(4)与外圈翅片(5)以及内圈翅片组件(4)之间向内等间距设置，相邻的内圈翅片组件(4)横截面形状相似并且由外向内逐渐缩小；所述内圈翅片组件(4)包括上下对称的内圈翅片单体(41)，所述内圈翅片单体(41)横截面为凹字形结构；所述外圈翅片(5)包括对称部(51)和连接部(52)，所述对称部(51)的横截面为上下对称设置的凹字形结构，所述连接部(52)与对称部(51)凹字形结构的底部连接形成整体式结构，所述连接部(52)与对称部(51)凹字形底部围成封闭的气道(53)。2.根据权利要求1所述的具有翅片的温差发电器，其特征在于：所述温差发电模块(3)包括温差发电装置(31)、冷端散热器(32)，所述温差发电装置(31)的热端与热端集热器(1)紧密接触，所述温差发电装置(31)的冷端与冷端散热器(32)紧密接触。3.根据权利要求2所述的具有翅片的温差发电器，其特征在于：所述温差发电装置(31)与热端集热器(1)之间设有均热板(6)。4.根据权利要求3所述的具有翅片的温差发电器，其特征在于：所述均热板(6)为陶瓷板。5.根据权利要求2所述的具有翅片的温差发电器，其特征在于：所述冷端散热器(32)包括冷端散热器本体(321)和贯穿冷端散热器本体(321)的带有双通水口(322)的冷却水管道(323)。6.根据权利要求1所述的具有翅片的温差发电器的优化方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、确定温差发电器尺寸、热端集热器(1)入口处的尾气温度和尾气流量、冷端散热器(32)中冷却水的温度和冷却水的流量、尾气和冷却水的物性参数、温差发电模块(3)尺寸及其物性参数，进入步骤二；步骤二、根据步骤一中的参数确定温差发电器的输出功率P
output
；步骤三、根据步骤一和步骤二中的参数确定翅片造成的泵气损失P
loss
；步骤四、根据步骤二和步骤三得出的输出功率P
output
和泵气损失P
loss
计算出温差发电器的净输出功率P，进入步骤五；步骤五、计算出每种不同厚度δ的翅片所对应的温差发电器的净输出功率P，作出温差发电器的净输出功率P与翅片厚度δ变化关系的曲线图，结束。7.根据权利要求6所述的具有翅片的温差发电器的优化方法，其特征在于：所述步骤二具体步骤如下：计算尾气对热端集热器(1)表面的对流换热系数h
a
和冷却水对冷端散热器(32)表面的对流换热系数h
w
方法相同，具体如下：式中，λ为热导率，N
u
为努塞尔系数，D为水力直径；
努塞尔系数N
u
和流体的摩擦系数f表示为：f＝(1.821lgR
e
‑
1.64)
‑2式中，R
e
为流体雷诺数，P
r
为流体的普朗特数；流体雷诺数R
e
表示为：式中，ρ为流体密度，v为流体的平均流速，D为水力直径，μ为流体粘度；水力直径D表示为：式中，A为过流断面面积，L为湿周；流体的普朗特数P
r
表示为：式中，μ为流体粘度，c为流体比热容，λ为热导率；流体的平均流速v表示为：式中，为热端集热器(1)尾气流量，ρ为流体密度，A为过流断面面积；空气的过流断面面积A1表示为：A1＝81kb+30kδ+30bδ式中，k为翅片间隙的横向宽度，b为翅片间隙的纵向宽度，δ为翅片的厚度；热端集热器(1)的湿周L1表示为：L1＝54k+66b+92δ式中，k为翅片间隙的横向宽度，b为翅片间隙的纵向宽度，δ为翅片的厚度；冷却水过流断面面积A2表示为：A2＝nq式中，n为冷却管道的长度，q为冷却管道的高度；冷端散热器(32)的湿周L2表示为：L2＝2(n+q)式中，n为冷却管道的长度，q为冷却管道的高度；计算热端集热器(1)集热板材料、冷端散热器(32)底板材料、陶瓷板材料的热阻R
cond
：式中，R
cond
为材料的导热热阻，h
m
为材料的高度，λ
m
为材料的热导率，A
m
为材料的横截面积；根据温差发电器中热端能量守恒可知：
式中，Q
h
指温差...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪若尘，张辉，陈杰，孟祥鹏，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：