[發(fā)明專(zhuān)利]一種改善汽車(chē)箱式熱電系統(tǒng)熱交換器熱量傳遞的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310730661.5
• 申請(qǐng)日: 2013-12-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103701365A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇楚奇;徐萌;鄧亞?wèn)|;王文帥;陳玉蓮;李燦;張坤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02N11/00
• 分類(lèi)號(hào): H02N11/00;H02J7/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專(zhuān)利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡琳萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及箱式汽車(chē)尾氣熱電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及改善熱電系統(tǒng)熱交換器熱量傳遞的方法。

背景技術(shù)

隨著汽車(chē)熱電系統(tǒng)的深入研究，對(duì)于熱電轉(zhuǎn)換過(guò)程的優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化率，改善熱電系統(tǒng)熱量傳遞，提高輸出功率顯得尤其重要。而溫差發(fā)電裝置的輸出功率受三個(gè)方面的影響：模塊的規(guī)格和性能參數(shù)，模塊陣列的規(guī)格和結(jié)構(gòu)以及模塊兩端的溫差。熱電模塊兩端的溫差，?就是熱端溫度和冷端溫度之差。因?yàn)槔涠藴囟扔衫鋮s介質(zhì)溫度決定，車(chē)載應(yīng)用中，熱電系統(tǒng)中冷卻介質(zhì)直接參與發(fā)動(dòng)機(jī)的大循環(huán)中來(lái)降低冷端溫度是比較困難的。實(shí)際上熱交換器存在溫度場(chǎng)前后分布不均的情況，因此能夠兼顧溫度要求和尺寸要求的熱端設(shè)計(jì)對(duì)于提高溫差發(fā)電裝置的性能至關(guān)重要。通過(guò)改進(jìn)廢熱通道結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)尾氣流能量的充分利用，進(jìn)而提高模塊兩端的溫差，是提高溫差發(fā)電裝置輸出功率的重要途徑。然而我們?cè)诤罄m(xù)的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：提高熱端溫度以后并沒(méi)有顯著增加最終的輸出功率，即熱電模塊的前后端的溫度差沒(méi)有顯著縮小，限制了整體的熱電系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化率。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于：提供一種改善汽車(chē)箱式熱電系統(tǒng)熱交換器熱量傳遞的方法，解決熱電系統(tǒng)熱交換器的熱端溫度上升但是輸出功率沒(méi)有提高的問(wèn)題。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：?

一種改善汽車(chē)箱式熱電系統(tǒng)熱交換器熱量傳遞的方法，熱交換器上下端均設(shè)置一個(gè)熱電模塊，熱電模塊通過(guò)一個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器與蓄電池相連接，模塊輸出的電能儲(chǔ)存在蓄電池中；各熱電模塊上方設(shè)置水箱；其特征在于：通過(guò)在熱交換器與熱電模塊之間墊上石英布，使石英布平整的緊貼于熱電模塊和熱交換器的表面，從而使熱電系統(tǒng)在正常的工作過(guò)程中，在增加冷熱端溫差的情況下使熱電模塊上的溫度分布更均勻，提高輸出功率和熱電轉(zhuǎn)換效率。

按上述技術(shù)方案，石英布的裝載方法是通過(guò)壓緊裝置固定于熱電模塊和熱交換器之間，以便平整的緊貼于模塊和熱交換器的表面。

按上述技術(shù)方案，沿水箱縱向，所墊石英布的寬度與熱電模塊的寬度相同。

按上述技術(shù)方案，所墊石英布的寬度為55mm。

按上述技術(shù)方案，所墊石英布的厚度根據(jù)熱交換器表面不同部位溫度不同、所需熱阻不同、以及表面的不平度分為多個(gè)系列。

按上述技術(shù)方案，所墊石英布的厚度分為0.1mm,0.3mm，0.5mm三個(gè)系列。

按上述技術(shù)方案，在每層厚度相同情況下，沿水箱縱向方向的第一列熱電模塊與熱交換器殼體間石英布的層數(shù)為第二列熱電模塊與熱交換器殼體間層數(shù)的兩倍。

按上述技術(shù)方案，沿水箱縱向方向，第一列熱電模塊與熱交換器殼體間墊兩層厚度為0.1mm的石英布，第二列熱電模塊與熱交換器殼體間墊一層厚度為0.1mm的石英布。

本發(fā)明通過(guò)在熱交換器與熱電模塊之間墊上石英布以使溫度分布更加均勻。由于熱電系統(tǒng)在熱量傳遞的過(guò)程中，冷熱端溫差很大，熱端會(huì)釋放很多熱量，并且熱交換器前后端溫度不同，為了要讓熱量均勻的傳遞到熱電模塊中，前后端的熱交換器與模塊之間需要不同的熱阻。同時(shí)，由于熱電系統(tǒng)在裝夾過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很大的力，熱交換器表面會(huì)承受很大的壓力，因此熱交換器表面會(huì)有一定程度的不平整。除此之外，熱交換器為人工加工而成，也存在一定的不平度。前期工作是將銅片墊在熱交換器與熱電模塊之間，以提高熱阻，但是這種方法將使熱交換器表面的溫度分布不均勻。在增加熱端溫度以后，并不能顯著提高最終的輸出功率。

現(xiàn)在的改進(jìn)方法是采用石英布來(lái)代替銅片，將石英布?jí)|在熱交換器與模塊之間。石英布是由水晶原料經(jīng)過(guò)提純處理后，在高溫狀態(tài)下熔融拉制而成的具有特殊結(jié)構(gòu)和優(yōu)良性能的一種無(wú)機(jī)纖維材料。它具有良好的力學(xué)性能，介電性能，熱學(xué)性能以及物理化學(xué)性能，可以承受較大的壓力，耐高溫，低膨脹，不容易發(fā)生變形。將適合的尺寸的石英布?jí)|在熱電模塊和熱交換器之間，通過(guò)夾緊裝置固定。

本發(fā)明的改善汽車(chē)熱量系統(tǒng)熱量傳遞的方法的作用是：通過(guò)石英布將熱量均勻的由熱交換器傳遞到熱電模塊中，均勻的提高冷熱端溫差，從而提高輸出功率。避免熱電模塊前端溫度過(guò)高，而傳遞到后端的熱量太少，使輸出功率達(dá)不到預(yù)想的要求。

??本發(fā)明中的方法適用于汽車(chē)箱式熱電系統(tǒng)。

??本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)，具有以下有益效果：

??1.在熱電模塊與熱交換器之間墊上石英布以后，相對(duì)于現(xiàn)有的技術(shù)，在增加冷熱端溫差的情況下，可以將溫度更加均勻的傳遞到熱電模塊上。

??2.當(dāng)溫度均勻的傳遞到熱電模塊上的時(shí)候，可以避免前端的溫度過(guò)高，從而可以提高最終的輸出功率。