[发明专利]一种混合式汽车尾气温差发电器及其长度的确定方法

说明书

本发明公开了一种混合式汽车尾气温差发电器，温差发电器包括入口排气管、翅片板、冷却水箱、废气流通管路、温差发电片组和出口排气管，冷却水箱布置在两条废气流通管路之间，废气流通管路上、下表面粘贴有温差发电片组，远离冷却水箱的温差发电片组粘贴翅片板。本发明还公开了温差发电器的长度确定方法，由废气流通管路和翅片板、冷却水箱之间的温差发电片高低温端温度计算最大功率，从而计算出热电转换效率，并确定温差发电器单位长度的个数，从而确定温差发电器的长度。本发明将高温汽车废气作为温差发电片的热端，冷却水箱和翅片为温差发电片提供冷源，冷却效果好，有效提高了温差发电片的热电转换效率，同时减轻了汽车尾气对环境的污染程度。

技术领域

本发明涉及一种混合式汽车尾气温差发电器及其长度的确定方法，属于可再生能源技术领域。

背景技术

随着汽车保有量的增长，石油等化石燃料的使用量越来越多。由于燃料利用率的低下，燃油燃烧产生的能量并没有得到充分的利用，有超过一半的能量变成废热直接排放到空气中，从而危及到人类的身体健康，并且对人类生活的环境产生深远影响，同时也造成了化石燃料的浪费。现有的针对汽车尾气的温差发电器大多是采用冷却水箱对汽车尾气进行单一的冷却，虽然这类装置得到广泛的认可，但是温差发电片的热电转换效率低。因此，提高温差发电器的热电转化率亟待解决。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提出了一种混合式汽车尾气温差发电器及其长度的确定方法，目的是为了提高温差发电器的热电转化效率。

一种混合式汽车尾气温差发电器的长度确定方法，确定温差发电器第i个单位长度上废气流通管路和翅片板之间的温差发电片高温端温度T_h3和低温端温度T_a2、废气流通管路和冷却水箱之间的温差发电片高温端温度T_h4和低温端温度T_w2；计算温差发电器在第i个单位长度上的热电转换效率η_i，设置热电转换效率下限η，令n＝i，若η_i≥η，则n＝i+1，若η_i＜η，则n＝i-1，进而求得温差发电器的长度L＝2b+2c+n×a+(n-1)d，其中单位长度a为一个温差发电片的长度，b为入口排气管或出口排气管的长度，c为边缘温差发电片与废气流通管路相应端部的距离，d为相邻温差发电片之间的间隔。

进一步，所述高温端温度其中T_a1为空气经过对流传热传到翅片板上壁面的温度，δ₁为翅片板的厚度，δ₂为温差发电片的厚度，λ₁为翅片板或废气流通管路或冷却水箱的导热系数，λ₂为温差发电片的导热系数，h_a为空气的传热系数，A_a为单位长度上空气与翅片的接触面积，A_c为单位长度上热传导的面积，T_a为空气流入翅片的初始温度；所述低温端温度所述高温端温度其中T_w为冷却水流入管道的初始温度，T_w1为冷却水流通管路的内壁温度，A_w为单位长度上冷却水与管路接触面积，h_w为冷却水的传热系数，δ₄为冷却水箱的壁厚；所述低温端温度

进一步，所述热电转换效率第i个单位长度上的最大功率单个温差发电片由于温度差产生的U＝α(T_h4-T_w2)+α(T_h3-T_a2)，单个温差发电片的塞贝克系数α＝α_pn×N，温差发电器中单位长度上的吸热量其中R为单个温差发电片的内阻，α_pn为热电偶的塞贝克系数，N为单个温差发电片的热电偶数目，c_p为尾气的比热容，为尾气的质量流量，T_h为汽车尾气在单位长度上的温差。