一种平板式温差发电器及其热电发电组件分区布置方法
专利汇可以提供一种平板式温差发电器及其热电发电组件分区布置方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种平板式温差发电器及其热电发电组件分区布置方法。平板式温差发电器包括端盖、附着集热翅片的集热端面板、 隔热 板、温差发电组件、 水 冷头和导冷 块 压紧机构。平板式温差发电器热电发电组件分区布置方法主要包括：首先根据平板式温差发电器的结构参数计算总换热量，再根据具体尺寸进行分区，计算每个区域的 对流 换热量，得到内壁面 温度 分布，从而可计算得到外表面温度分布，据此分区布置不同工作区间的热电发电组件。本发明回收 汽车 尾气余热进行发电，根据具体的使用情况分区布置热电发电组件，提高了热电转换效率，有效降低了成本。，下面是一种平板式温差发电器及其热电发电组件分区布置方法专利的具体信息内容。
1.一种平板式温差发电器，其特征在于，包括集热端面板(3)、隔热板(9)和端盖(1)，所述集热端面板(3)、所述隔热板(9)和所述端盖(1)构成一个密闭的集热箱，所述集热端面板(3)的一侧端面上分布有集热翅片，所述集热翅片位于所述集热箱内；所述集热端面板(3)的另外一侧端面上安装有若干块温差发电组件(2)，每块所述温差发电组件(2)的上方固定安装有水冷头(4)。
2.根据权利要求1所述的一种平板式温差发电器，其特征在于，每块所述温差发电组件(2)之间用隔热粘片分离定位，确保每块温差发电组件(2)之间互不干扰。
3.根据权利要求1或2所述的一种平板式温差发电器，其特征在于，所述集热端面板(3)、所述隔热板(9)和所述端盖(1)的数量均为两块，其中两块集热端面板构成集热箱的上下两个端面，两块隔热板构成集热箱的左右两个侧面，两个端盖(1)分别构成集热箱的进口和出口。
4.根据权利要求3所述的一种平板式温差发电器，其特征在于，所述集热端面板(3)和所述隔热板(9)之间通过第一钢压紧条(7)和第一刚压条螺栓(8)固定在一起，所述集热端面板(3)、所述温差发电组件(2)、所述水冷头(4)之间通过第二钢压紧条(5)和第二刚压条螺栓(6)固定在一起。
5.根据权利要求4所述的一种平板式温差发电器，其特征在于，所述第一钢压紧条(7)两侧设置的第一刚压条螺栓孔之间的距离与所述集热箱的宽度保持一致，确保隔热板(9)与集热端面板(3)的紧密贴合。
6.一种平板式温差发电器的热电发电组件分区布置方法，包括如下步骤：
第一步，确定温差发电器整体尺寸、预期参数，以及所用温差发电片尺寸：
(1)集热端面板长a1、宽b1、厚度c1；
(2)温差发电片长a2、宽b2；
(3)隔热板长a1、宽b3、厚度c3；
(4)温差发电器预期功率P；
第二步，基于已提出新型平板式温差发电器的整体尺寸，在每个集热端面板上基于中线对称预布置两行温差发电片。当车辆废气通过平板式温差发电器的时候，同一列对称的两片温差发电片的热端温度总是一致的。在温差发电器的集热箱中，以同一行每两个温差发电片之间的中线为分区的界限，从集热箱的废气入口处开始以每列温差发电片的位置进行分区，记为u1、u2、……、un，n为所分区域的数量，
区域的长度L由具体设计的新型平板式温差发电器集热翅片长度a1和所分区域的数量n决定:
第三步，确定匹配的发动机参数，实验得到发动机在低载低负荷、高载高负荷、中载城市工况、中载高速工况四种工况下的温差发电器入口温度T1i，测量得到四种工况下的平板式温差发电器出口温度T2i，i＝1,2,3,4分别表示低载低负荷、高载高负荷、中载城市工况、中载高速工况四种工况；
确定四种工况下尾气流经区域u1、u2、……、un时的物理属性和所处区域的几何参数：
(1)尾气的物质属性为：密度ρi、导热系数λi、比热容cpi，入口处的气体参数为：质量流量(2)计算流经集热箱的尾气总质量mi
A＝(b1-2c3)×b3
式中，表示体积流量，Vi表示流经集热箱的尾气体积，A表示截面面积；
(3)假设尾气流经集热箱的速度不变，则流经集热箱各个区域的尾气质量mti：
所述mt1表示低载低负荷工况下流经集热箱各个区域的尾气质量。
第四步，计算四种工况下的平板式温差发电器废气流体消耗的总热量Q总i：
Q总i＝cpimi△T总i
△T总i＝T1i-T2i
所述Q总1表示低载低负荷工况下平板式温差发电器废气流体消耗的总热量。
第五步，假设每段区域废气流体消耗的热量相等，则四种工况下每段区域废气流体消耗的热量Qti：
所述Qt1表示低载低负荷工况下平板式温差发电器每个区域废气流体消耗的热量。
第六步，计算四种工况下区域u1与u2之间截面的温度Tp1i：
Qti＝cpimti△Tt1i
△Tt1i＝Tp1i-T1i
再依次计算得到各区域之间截面的温度Tp1i、Tp2i、……、Tp(n-1)i，所述Tp11表示低载低负荷工况下第1区域与第2区域之间截面的温度，所述Tp(n-1)4表示中载高速工况下第n-1区域与第n区域之间截面的温度。
第七步，计算四种工况下各区域的内壁面温度：
各区域的对流换热量与废气消耗的热量相等，根据如下传热学公式确定各区域的内壁面温度Tb1i、Tb2i、……、Tbni：
C＝2×(b1+b3)
Nuni＝0.023Reni0.8Prnim
其中，Dh表示水力直径，C表示横截面的周长，μni表示动力粘度，μ0＝1.7894×10-5表示
15℃时的粘度，Trni表示各区域的平均废气温度，B为常数，Reni表示雷诺数，vi表示废气流经集热箱的流速，Prni表示普朗特数，Nuni表示努塞尔数，m＝0.3为常数，hni表示废气与内壁面之间的对流换热系数。
计算区域u1中的内壁面温度Tb1i：
Qt1＝h1iA'1△Tn1i
其中A'n表示各区域壁面、翅片与流体的接触面积；
区域u1中的△Tn1i为：
△Tn1i＝Tb1i-Tr1i
依次计算得到各区域的内壁面温度Tb1i、Tb2i、……、Tbni，所述Tb11表示低载低负荷工况下第1区域的内壁面温度，所述Tbn4表示中载高速工况下第n区域的内壁面温度；
第八步，计算各区域外壁面温度Tw1i、Tw2i、……、Twni：
气箱壁面长和宽各均超过厚度的十倍，其平壁两侧温度均勾、稳定，“边效应”已减小到可作“大平壁”处理，各区域的内外壁面传热量与废气消耗的热量相等；
△Twni＝Tbni-Twni
其中，λa为壁面材料的导热系数，A"n为各区域内外壁面的导热面积；
所述Tw11表示低载低负荷工况下第1区域的外壁面温度，所述Twn4表示中载高速工况下第n区域的外壁面温度；
第九步，依据四个工况下每个分区的外壁面温度值得到每个分区的外壁面温度范围，据此温度范围选择该范围下热电转化效率最高的温差发电组件，匹配布置到各个区间中。
一种平板式温差发电器及其热电发电组件分区布置方法
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
所述集热端面板3的一侧端面上分布有集热翅片，所述集热翅片位于所述集热箱内；所述集热端面板3的另外一侧端面上安装有若干块温差发电组件2，每块所述温差发电组件2的上方固定安装有水冷头4。所述集热端面板3和所述隔热板9之间通过第一钢压紧条7和第一刚压条螺栓8固定在一起，所述集热端面板3、所述温差发电组件2、所述水冷头4之间通过第二钢压紧条5和第二刚压条螺栓6固定在一起。所述第一钢压紧条7两侧设置的第一刚压条螺栓孔之间的距离与所述集热箱的宽度保持一致，确保隔热板9与集热端面板3的紧密贴合。
外形尺寸 4410*1750*1640 mm
轴距 2365 mm
满载质量 1440 kg
整备质量 1115 kg
发动机 1.6 L
蓄电池QNY65 6.5 Ah
空阻系数Cd 0.32 /
滚阻系数 0.013 /
迎风面积 2.15 m2
m
车轮半径 0.3175 m
集热端面板 106*225*2 mm
隔热板 60*225*2 mm
温差发电模块 40*40 mm
集热翅片 25*2*225 mm
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