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专利号: 2020106782934
申请人: 江苏大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-07
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种分区渐缩式汽车尾气温差发电器的渐缩角确定方法,其特征在于:所述分区渐缩式汽车尾气温差发电器包括热端换热器(2),热端换热器(2)两端设有加工为一体的入口端盖(1)和出口端盖(3),入口端盖(1)和出口端盖(3)分别与排气管连接;

所述热端换热器(2)根据上下相对的温差发电模块(5)分为n个区域;沿着入口端盖(1)到出口端盖(3)方向,每个区域上下两侧壁面尾端向内倾斜,与尾气流动方向形成n个渐缩角;所述渐缩角沿着渐缩方向依次增大;

所述渐缩角确定方法包括如下步骤:

S1,确定第一个区域D1的渐缩角α1S1.1,渐缩角α1在0~3°范围内每间隔 取一个值,记为α1j,其中S1.2,确定每个渐缩角α1j下区域D1的温差发电模块的输出功率其中:I为热电效应下产生的电流,RL为温差发电模块的负载电阻,α为温差发电模块的塞贝克系数,Th为热端温度,Tc为冷端温度,Rin为温差发电模块的总内阻;

所述热端温度Th和冷端温度Tc由能量守恒定律得到,具体为:Ae=w0*(l0/cos(α1j))+Afin其中,Qh为热端吸热量,Qc为冷端散热量,Ae为尾气流过热端换热器的有效对流换热面积,Aw为冷却水流过冷端散热器的有效对流换热面积,Afin为尾气与导热翅片的有效对流换热面积,Th2为换热器集热板内侧表面温度,Tc2为散热器冷却水管道内侧表面温度,Rh为换热器集热板和热端陶瓷板的导热热阻之和,Rc为散热器底板和冷端陶瓷板的导热热阻之和,ce为尾气的比热容,Rte为温差发电模块的等效热阻,Te1为第一区域的出口温度值,he为尾气对热端换热器表面的对流换热系数,Te0为热端换热器入口温度;

所述 λ为热导率,Nu为努赛尔系数,水力直径 其中过流断面面积A=(A0+A1)/2=(h0‑l0*tg(α1j))*w0,A0为第一个区域D1的入口截面面积,A1为第一个区域D1和第二个区域D2的中间截面面积,l0、w0、h0分别为未进行渐缩处理的热端换热器的长、宽、高;

S1.3,确定渐缩角α1j造成的泵气损失Ploss为:其中: 为热端换热器尾气质量流量,ζ为渐缩引起的局部阻力系数,v为尾气的平均流速,且 ρ为尾气密度;

S1.4,区域D1各个渐缩角α1j下的净输出功率Pnet=Poutput‑Ploss;

S1.5,净输出功率Pnet与渐缩角α1的关系曲线最高点所对应的渐缩角,即为区域D1的渐缩角;

S2,确定区域D1的渐缩角α1时,得到在渐缩角α1下区域D1热端换热器的吸热量Qh1、区域D2的入口温度值Te1、连接区域D1和D2的中间截面面积A1,由Qh2=Qh1,确定区域D2的渐缩角α2,根据各区域热端换热器的吸热量相等,依次确定区域D3、D4…,Dn的渐缩角。

2.根据权利要求1所述的分区渐缩式汽车尾气温差发电器的渐缩角确定方法,其特征在于,所述渐缩角度α2通过以下公式获取:Ae=w0*(l0/cos(α2))其中:Te2为第二区域的出口温度值。

3.根据权利要求1所述的分区渐缩式汽车尾气温差发电器的渐缩角确定方法,其特征在于,所述热端换热器入口温度Te0和尾气质量流量 根据汽车在城市道路行驶时低负荷、中负荷、高负荷工况占比确定的。

4.根据权利要求3所述的分区渐缩式汽车尾气温差发电器的渐缩角确定方法,其特征在于,所述低负荷、中负荷、高负荷工况的占比分别设定为20%、70%、10%。

5.根据权利要求1所述的分区渐缩式汽车尾气温差发电器的渐缩角确定方法,其特征在于,每个区域的上下侧内部集热壁面上间隔布置平板导热翅片(6)。

6.根据权利要求1所述的分区渐缩式汽车尾气温差发电器的渐缩角确定方法,其特征在于,还包括冷端散热器(4),所述冷端散热器(4)内部设有冷却水流动管道。

7.根据权利要求6所述的分区渐缩式汽车尾气温差发电器的渐缩角确定方法,其特征在于,所述冷却水流动管道采用四通道水路。