[發明專利]一種帶有分流翅片的平板式溫差發電器及其翅片角度確定方法

有效

• 申請號: 201810025620.9
• 申請日: 2018-01-11
• 公開（公告）號: CN108390591B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 汪若塵;羅丁;余未;孟祥鵬;孫澤宇
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H02N11/00
• 分類號: H02N11/00;F28F21/08;F28F21/00;F02G5/02
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本發明公開一種帶有分流翅片的平板式溫差發電器及其翅片角度確定方法，所述分流翅片沿氣流方向共有3列，依次為第一分流翅片(安裝在集熱箱中部，固定角度45°)、第二分流翅片(安裝在第一和第三分流翅片中間，可變角度α)、第三分流翅片(安裝在集熱箱尾部，固定角度90°)。當尾氣從入口流入集熱箱時，通過后端分流翅片的分流作用，尾氣流向附有導熱翅片的兩端，熱端壁面溫度上升；同時第二分流翅片設計成合理的角度α，使壁面的整體溫度分布更加均勻，各模塊的輸出一致。本發明能夠提高溫差發電器的效率，且結構簡單，具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明屬于溫差發電領域，是一種帶有分流翅片的平板式溫差發電器及其翅片角度確定方法，本發明能有效的提高集熱箱后端壁面的溫度，使得壁面整體溫度分布均勻，從而提升溫差發電器的輸出性能。

背景技術

中國是一個汽車使用大國，2016年底全國民用汽車保有量達到19440萬輛，而汽車發動機絕大多數使用的都是汽油機或者柴油機，燃油燃燒的能量約有65％以熱量的形式損失，造成了巨大的能源浪費。

溫差發電器(TEG)是一種基于塞貝克效應而發展起來的一種能源回收技術，當溫差發電模塊(TEM)兩端存在溫差時，就能產生電流，實現熱量的有效回收。由于TEG能夠直接把熱量轉化成電能，且具有無運動組件、安全、無污染和結構簡單等優點，最近幾年興起了對TEG的研究熱潮。應用于汽車尾氣的溫差發電器(TEG)，熱端直接利用廢棄尾氣的熱量，冷端采用風冷或者車載循環水冷系統，其輸出的電能可以用于車載電器的供電或者存儲于車載蓄電池中。但是，尾氣流動過程中存在熱量損失，造成TEG熱端壁面的溫度分布不均勻，使得單個溫差發電模塊(TEM)輸出不一致，影響整個TEG的輸出功率。

發明內容

本發明的目的是提供一種帶有分流翅片的平板式溫差發電器及其翅片角度確定方法，在3個不同角度翅片的分流作用下，尾氣流經TEG導熱翅片的程度不一樣，使得TEG熱端壁面的整體溫度分布均勻，從而提升溫差發電器的輸出功率和效率。

本發明的所采用的技術方案是：一種帶有分流翅片的平板式溫差發電器，包括集熱箱、導熱翅片、分流翅片、溫差發電模塊、溫度傳感器；所述導熱翅片附在集熱箱內部兩側的壁面a、集熱箱壁面a’上；所述分流翅片連接集熱箱內部的上壁面b、下壁面b’，包括第一分流翅片、第二分流翅片、第三分流翅片；所述溫差發電模塊均勻分布在集熱箱外部兩側壁面上，包括依次排列的溫差發電模塊1區、溫差發電模塊2區、溫差發電模塊3區和溫差發電模塊4區，集熱箱入口端蓋靠近溫差發電模塊1區，集熱箱出口端蓋靠近溫差發電模塊4區，溫差發電模塊包含上端溫差發電片A、下端溫差發電片B兩層，溫差發電模塊上附有溫度傳感器。

進一步，所述導熱翅片采用熱導率較高的金屬材料，熱導率λ>200W/(m×K)。

進一步，所述分流翅片采用熱導率較低的非金屬材料，熱導率λ<10W/(m×K)。

進一步，集熱箱長度范圍為100mm-500mm；第一分流翅片安裝在集熱箱中部，沿集熱箱橫截面方向固定角度45°；第二分流翅片安裝在第一和第三分流翅片中間，沿集熱箱橫截面方向角度為α，隨集熱箱的具體尺寸而定；第三分流翅片安裝在集熱箱尾部，距離集熱箱出口2mm-10mm，沿氣流方向固定角度90°。

本發明的方法的技術方案為：一種帶有分流翅片的平板式溫差發電器的翅片角度確定方法，包括如下步驟：

步驟1)確定第二分流翅片角度α與集熱箱壁面a或壁面a’的總體平均溫差值ΔT之間的關系，其關系定義為ΔT＝T(α)；步驟2)ΔT會隨著角度α的增加先減小后增加，尋找最優α角使得ΔT最小的過程。

進一步，步驟1)的具體過程為：

步驟1.1，給α賦一給定值；