[發明專利]一種用于內燃機余熱回收的缸套溫差發電裝置

有效

• 申請號: 201310211802.2
• 申請日: 2013-05-30
• 公開（公告）號: CN103306851A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 田華;賈琦;舒歌群;衛海橋;梁興雨
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: F02G5/00
• 分類號: F02G5/00;H02N11/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 琪琛

技術領域

本發明涉及內燃機余熱回收利用領域，具體的說，是涉及一種利用內燃機缸套水與內燃機氣缸壁之間的溫差產生電能的溫差發電裝置。

背景技術

隨著國民經濟的發展，內燃機保有量逐年攀升，隨之而來的環境問題和能源問題不斷惡化，因此內燃機節能減排技術越來越受到世人關注。從目前汽車用發動機的熱平衡來看，汽油機用于動力輸出的功率只占燃油燃燒總熱量的20%～30%，柴油機約占30%～45%，其余的熱量以廢熱形式排出車外，造成了嚴重的能源浪費。若對內燃機的余熱能進行回收，將大大降低內燃機的石油消耗。

溫差發電正是一種合理利用余熱廢熱，將熱能轉換為電能的有效方式，具有性能穩定、無噪音、無機械磨損、體積小、重量輕、使用壽命長等優點，是一種綠色環保的發電技術。目前針對內燃機余熱回收的溫差發電裝置均采用將內燃機的高溫排氣引入發電裝置內部作為熱源，再利用空冷或引入內燃機冷卻水作為冷源，從而建立溫差，使溫差發電裝置工作。但這種裝置結構仍存在一些問題，比如結構不夠緊湊，為保證發電裝置熱端具有較高的溫度，往往需要在熱端布置換熱翅片，強化傳熱；同時高溫排氣在由內燃機引入溫差發電裝置的過程中，排氣溫度會有較大幅度降低，造成余熱品味的降低及余熱能量的減少，從而降低溫差發電裝置的性能。

目前水冷式內燃機采用冷卻水與氣缸壁直接接觸的方式對氣缸進行冷卻。內燃機的缸內最高溫度一般在1700℃以上，遠高于排氣溫度，氣缸壁的平均溫度一般在320℃以上，冷卻水溫度一般在60℃左右，氣缸壁與冷卻水之間存在超過260℃的溫差。若能直接對這部分溫差進行利用，將可以回收更多的余熱能，具有重要的應用價值和意義。

發明內容

本發明要解決的是內燃機氣缸壁的熱量沒有被充分利用的技術問題，提供了一種用于內燃機余熱回收的缸套溫差發電裝置，充分利用內燃機氣缸壁外部缸套較高溫度的余熱，實現對內燃機余熱的高效回收，從而達到提高內燃機燃油經濟性的目的。

為了解決上述技術問題，本發明通過以下的技術方案予以實現：

一種用于內燃機余熱回收的缸套溫差發電裝置，包括過盈配合地套裝在內燃機缸套外部的導熱支撐套，所述導熱支撐套內壁具有與所述內燃機缸套外表面相同的形狀，所述導熱支撐套外壁的橫截面為正N邊形；

所述導熱支撐套外壁的每個平面上布置有一列溫差發電模塊，所述溫差發電模塊緊密地周列于所述導熱支撐套外壁表面；

所述溫差發電模塊外部的冷端表面設置有內壁和外壁的橫截面均為正N邊形的導熱護罩，所述導熱護罩將每個所述溫差發電模塊的上表面、下表面和外表面完全包覆，所述導熱護罩過盈配合地套裝在所述導熱支撐套的外部并將所述溫差發電模塊的熱端表面壓緊在所述導熱支撐套的外表面；

所述導熱護罩外表面的每個平面上固定設置有散熱器，所述散熱器包括直接焊接于所述導熱護罩或者通過散熱底座安裝于所述導熱護罩的散熱肋片；

除安裝所述導熱護罩和所述溫差發電模塊外，所述導熱支撐套外壁表面預留有其總面積的10%～20%用于與冷卻水直接換熱；

所述導熱支撐套與所述溫差發電模塊之間、所述溫差發電模塊與所述導熱護罩之間均填充有導熱硅脂。

所述導熱支撐套的內、外表面，所述導熱護罩的內、外表面，以及所述散熱器與所述導熱護罩的接觸面均具有0.025～0.05μm的粗糙度。

所述正N邊形中N的取值為4～10。

所述導熱支撐套最薄處的厚度為1～2mm。

所述導熱支撐套的材料選自陶瓷、銅、鋁中的一種。

所述溫差發電模塊在所述導熱支撐套外壁的每個平面上布置有1～20塊。

所述溫差發電模塊熱端工作溫度為320～600℃，冷端工作溫度為0～100℃。

所述導熱護罩的厚度為1～2mm。

所述導熱護罩的材料選自陶瓷或鋁合金中的一種。

本發明的有益效果是：

（一）本發明的缸套溫差發電裝置采用模塊化式設計，各部件獨立加工完成后，按照安裝規范的要求進行裝配，結構緊湊；出現故障時，僅需對問題部件進行替換即可，維修方便；

（二）本發明的缸套溫差發電裝置直接布置于內燃機冷卻水套內，其溫差發電模塊冷熱端實際溫差超過260℃，遠遠高于一般空冷式排氣溫差發電裝置冷熱端100℃以下的溫差，較水冷式排氣溫差發電裝置冷熱端200℃左右的溫差也有明顯的提高，可以使單個溫差發電模塊輸出更高的功率；