汽車尾氣余熱均衡散熱與聚合氣流螺旋遇冷溫差發(fā)電裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于汽車設備的設計與制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及汽車尾氣余熱均衡散熱與聚合氣流螺旋遇冷溫差發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國內(nèi)外對汽車尾氣余熱利用和研宄主要有以下幾個方面的問題需要解決:1、發(fā)電率低問題:包括溫差發(fā)電模塊本身發(fā)電率低和溫差發(fā)電裝置整體效率低兩個方面，前者主要是由于溫差發(fā)電材料不理想所致，需要從熱電材料方面突破。后者，其主要原因在于溫差發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進，模塊參數(shù)匹配及裝置與發(fā)動機參數(shù)匹配優(yōu)化提高；2、可靠性問題。發(fā)動機在正常工作中，會產(chǎn)生較大的震動，這些震動會傳遞于排氣管系統(tǒng)中，從而影響溫差發(fā)電器件與排氣管道間粘貼性能，可能會導致溫差發(fā)電器件脫落。高頻率震動，可能破壞熱電材料內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)，影響溫差發(fā)電模塊性能；3、冷端散熱問題。由于溫差發(fā)電模塊本身具有導熱性，遇冷效果對溫差發(fā)電模塊以共享較大。目前研宄中的散熱方式主要有風冷和水冷兩種，水冷需要接入循環(huán)水冷系統(tǒng)，導致裝置結(jié)構(gòu)復雜，維護成本較高，風冷結(jié)構(gòu)簡單，遇冷效果較差，需要在結(jié)構(gòu)設計中優(yōu)化、改進。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的:目前市場汽車供電設備大多依然依賴于發(fā)電機，發(fā)電機消耗發(fā)動機動能，從而間接增加汽車油耗。而針對汽車尾氣余熱溫差發(fā)電，水冷需要接入循環(huán)水冷系統(tǒng)，其裝置結(jié)構(gòu)復雜，維護成本較高，水冷循環(huán)運作穩(wěn)定性較差，風冷結(jié)構(gòu)簡單，遇冷效果較差情況，本申請設計研制了一套汽車尾氣余熱風冷發(fā)電裝置，解決了風冷效果較差問題，該裝置能高效利用汽車尾氣余熱，將其轉(zhuǎn)換為可穩(wěn)定回收，再利用的電能，可以替換部分車輛發(fā)電機的使用，可間接減少油耗。
[0004]本實用新型的技術(shù)方案如下:汽車尾氣余熱均衡散熱與聚合氣流螺旋遇冷溫差發(fā)電裝置，包括汽車尾氣排氣內(nèi)管，所述的排氣內(nèi)管分為三段，分別為連接段、直管段以及尾段，其中連接段與直管段前端以及直管段的尾端與尾段連接處呈弧形連接；所述的排氣內(nèi)管橫截面呈外切的邊數(shù)大于6的等邊內(nèi)圓管；排氣內(nèi)管外壁上依次設置著至少一層陶瓷纖維紙、均勻涂布的導熱硅膠層以及均布粘接著的溫差發(fā)電元器件；在排氣內(nèi)管外部設置著呈流線型的螺旋風管。
[0005]本實用新型的有益效果:本裝置結(jié)構(gòu)合理、性能優(yōu)異、余熱溫差發(fā)電效果較明顯，汽車發(fā)動機動力輸出占燃油燃燒總熱量的25%?42%，其余的部分能量，以廢熱形式從冷卻水和尾氣等排出。汽車安裝改進設計裝置后，將提高汽車燃油有效利用率5.1個百分點。
[0006]創(chuàng)新點:1、排氣管道內(nèi)高溫氣流溫度梯度大(60?800° C)，溫差發(fā)電器件的容許高溫側(cè)溫度270° C，因此，適宜安裝溫差發(fā)電器件管道長度有限，通過設計組裝三種金屬管材(內(nèi)管)，通過包裹不定層數(shù)隔熱材料(陶瓷纖維紙)，改變排氣管內(nèi)壁熱量條件至均勻散熱，促使溫度恒定180?270° Co依據(jù)不同類型汽車的用電需求，可適度改變汽車排氣管道內(nèi)徑，或適宜加長管道長度，改變排氣管道結(jié)構(gòu)，可安裝較多的溫差發(fā)電器件；2、汽車行駛時，當空氣流速恒定，通過設計流線型螺旋風管管道外殼，套裝內(nèi)管道，聚合氣流，加快內(nèi)管壁粘貼溫差發(fā)電器件外側(cè)空氣流速，提高遇冷效果，增大溫差發(fā)電器件兩側(cè)產(chǎn)生溫差，提高溫差發(fā)電器件總發(fā)電功率；3、通過汽車排氣管內(nèi)管與螺旋風管間氣流交換裝置結(jié)構(gòu)設計，可分部定段安裝多個換氣裝置，排出前段雙管道間高速氣流遇冷后，較熱的熱氣流聚合外界冷空氣，沖進后段雙管道間，如此交替安裝達到較長雙管道間，冷熱氣流交換的目的，達到溫差發(fā)電器件外側(cè)較好的遇冷效果。
【附圖說明】
[0007]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的說明。
[0008]圖1是本實用新型的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖2為本實用新型A-A剖視圖；
[0010]圖3為排氣內(nèi)管連接段豎直處與“V”型集風板的關(guān)系示意圖；
[0011]圖4為排氣內(nèi)管尾段豎直處與半“V”型集風板的關(guān)系示意圖；
[0012]圖5為中圓臺集風管的示意圖；
[0013]圖6為螺栓風管的示意圖。
【具體實施方式】
[0014]實施例1、汽車尾氣余熱均衡散熱與聚合氣流螺旋遇冷溫差發(fā)電裝置，如圖1、2、3、4、5及6所示，包括汽車尾氣排氣內(nèi)管1，所述的排氣內(nèi)管I分為三段，分別為連接段、直管段以及尾段，其中連接段與直管段前端以及直管段的尾端與尾段連接處呈弧形連接；所述的排氣內(nèi)管I橫截面呈外切的邊數(shù)大于6的偶數(shù)等邊內(nèi)圓管；排氣內(nèi)管I外壁上依次設置著至少一層陶瓷纖維紙2、均勻涂布的導熱硅膠層3以及均布粘接著的溫差發(fā)電元器件5 ;在排氣內(nèi)管I外部設置著呈流線型的螺旋風管4。所述的排氣內(nèi)管I的連接段為保溫性能優(yōu)良的金屬管材制成；直管段為導熱性能與連接段相同或低于連接段導熱性能的金屬管材制成；尾段為導熱性能優(yōu)良的金屬管材制成。所述的陶瓷纖維紙2、導熱硅膠3及溫差發(fā)電元器件5均為市售的產(chǎn)品。所述的螺旋風管4由高纖維塑料或不銹鋼金屬材料制成；所述的螺旋風管4上的螺紋間距為等梯度增加。在所述的連接段豎直處設置著“V”形集風面板6 ;在所述的尾段豎直處設置著呈半“V”形集風面板10。在所述的連接段的弧形段以及尾段的弧形段上設置著前圓臺形集風管7 ;所述前圓臺形集風管7前口的內(nèi)徑與后口內(nèi)徑比為1: 1.5?1:3。在所述的螺旋風管外設置著中圓臺形集風管8、9，所述中圓臺形集風管8、9前口的內(nèi)徑與后口內(nèi)徑比為1:2?1:4。所述的中圓臺形集風管8、9前口為缺口環(huán)狀。所述的排氣內(nèi)管I的邊數(shù)為6或8或10或12。
[0015]實際生產(chǎn)中，技術(shù)關(guān)鍵:1、多個溫差發(fā)器件并聯(lián)組裝電路模塊；2、改變排氣管雙壁間距，“S”型流線外管曲徑、曲度，對空氣流速對溫差大小模擬測試；3、排氣管顛覆過程中，雙壁間固定組裝的穩(wěn)定，及溫差發(fā)電器件固定排氣管內(nèi)壁的穩(wěn)定。
[0016]技術(shù)特點和優(yōu)勢:1、解決了汽車尾氣余熱回收困難、余熱回收利用率不高、回收利用造成其他能源消耗的特點；2、改進汽車排氣管的形狀設計，增加汽車排氣管道散熱裝置的表面積，安裝較多的溫差發(fā)電器件組(串聯(lián)溫差發(fā)電器件)；3、通過三種金屬材料對汽車排氣管(內(nèi)管)設計組裝，使排氣管內(nèi)壁熱量均勻，滿足溫差發(fā)電片的高溫側(cè)恒溫，且不超過溫差發(fā)電器件極限溫度(270°C);4、當汽車高速行駛時，汽車排氣管內(nèi)通過大量的尾氣熱氣流，通過排氣管內(nèi)壁，將熱量傳遞給溫差發(fā)電片內(nèi)側(cè)，改裝排氣管道設計后，空氣加速旋轉(zhuǎn)，較好的遇冷溫差發(fā)電片外側(cè)，提高溫差發(fā)電片兩側(cè)產(chǎn)生溫差，提高溫差發(fā)電片的發(fā)電量；5、排氣管道外壁設計裝置管道外壁體積小、質(zhì)量輕、效率高、且具有抗震性，以適應汽車行駛環(huán)境的需要；6、排氣管道外壁設計裝置管道內(nèi)壁，在不增加排放背壓，即對發(fā)動機的工作特性不產(chǎn)生明顯的影響；7、設計新型汽車排氣管道雙殼，做出不同流線型的排氣管外殼(依據(jù)排氣管內(nèi)殼)，美化設計部位結(jié)構(gòu)，減小空氣阻力。
【主權(quán)項】
1.汽車尾氣余熱均衡散熱與聚合氣流螺旋遇冷溫差發(fā)電裝置，包括汽車尾氣排氣內(nèi)管，其特征在于:所述的排氣內(nèi)管分為三段，分別為連接段、直管段以及尾段，其中連接段與直管段前端以及直管段的尾端與尾段連接處呈弧形連接；所述的排氣內(nèi)管橫截面呈外切的邊數(shù)大于6的等邊內(nèi)圓管；排氣內(nèi)管外壁上依次設置著至少一層陶瓷纖維紙、均勻涂布的導熱硅膠層以及均布粘接著的溫差發(fā)電元器件；在排氣內(nèi)管外部設置著呈流線型的螺旋風管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫差發(fā)電裝置，其特征在于:所述的螺旋風管由高纖維塑料或不銹鋼金屬材料制成；所述的螺旋風管上的螺紋間距為等梯度增加。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫差發(fā)電裝置，其特征在于:在所述的連接段豎直處設置著“V”形集風面板；在所述的尾段豎直處設置著呈半“V”形集風面板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫差發(fā)電裝置，其特征在于:在所述的連接段的弧形段以及尾段的弧形段上設置著前圓臺形集風管；所述前圓臺形集風管前口的內(nèi)徑與后口內(nèi)徑比為1:1.5 ?1:3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫差發(fā)電裝置，其特征在于:在所述的螺旋風管外設置著中圓臺形集風管，所述中圓臺形集風管前口的內(nèi)徑與后口內(nèi)徑比為1:2?1:4。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的溫差發(fā)電裝置，其特征在于:所述的中圓臺形集風管前口為缺口環(huán)狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫差發(fā)電裝置，其特征在于:所述的排氣內(nèi)管的邊數(shù)為6或8或10或12。
【專利摘要】本實用新型屬于汽車設備的設計與制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及汽車尾氣余熱均衡散熱與聚合氣流螺旋遇冷溫差發(fā)電裝置，包括汽車尾氣排氣內(nèi)管，所述的排氣內(nèi)管分為三段，分別為連接段、直管段以及尾段，其中連接段與直管段前端以及直管段的尾端與尾段連接處呈弧形連接；所述的排氣內(nèi)管橫截面呈外切的邊數(shù)大于6的內(nèi)圓管；排氣內(nèi)管外壁上依次設置著至少一層陶瓷纖維紙、均勻涂布的導熱硅膠層以及均布粘接著的溫差發(fā)電元器件；在排氣內(nèi)管外部設置著呈流線型的螺旋風管。本裝置結(jié)構(gòu)合理、性能優(yōu)異、余熱溫差發(fā)電效果較明顯。
【IPC分類】F02G5-02, H02N11-00
【公開號】CN204539007
【申請?zhí)枴緾N201520260685
【發(fā)明人】陸小波, 王興鵬, 王小云, 張旭賢, 孫玉國
【申請人】陸小波
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年4月28日