汽车废气热能发电的系统设计

《汽车废气热能发电的系统设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、汽车废气热能发电的系统设计邓庆鹏文志华徐裕权（华南农业大学工程学院08级指导老师：郑丁科温威）摘要：利用热电材料直接将热能转化为电能的发电技术，设计一个能量转化系统，具有无运动部件、体积小、重量轻和可靠性高等特点，是绿色环保的发电蓄能系统。关键词：节能环保热电转换汽车废气热能一、项目依据及意义当前，伴随着国家低碳生活的U渐重视，我们需要对能源的利用效率及环侃方ifu给予更多的支持和关注。据现冇的资料显示，汽车发动机排气所带走的热呈占总热S的40%,当中前排气管达300-400°C,很显然废气中蕴含很大的能量社n.没有很好地被利用，造成能M臼白流失。同吋，我们也注意到在円益追求人性化的汽车

2、上，所使川的电气设备H益增多，间接或直接加重燃汕的消耗，对环境造成进一步的污染。为此，我们将设计一种热能发电系统，由排气管屮的热能来发电蓄能，供车载电器使用，实现能源的二次利用。二、项目设计思路汽车废气热能发电系统的设计思路：利用热电模块，一种根裾温差来产生电能的材料，安装在汽车的排气歧管和前排气管上，热电模块一則依附在管的表而上，W外一而至于空气当中，由此溢差产生的电能存储蒂电池上，用来驱动半导体电子制冷车载冰箱工作。系统分为两个环节：第一是废气的热能发电；第二是运用己蓄的电驱动冰箱的工作。以此充分利川废气的热能，达到废气再利川。三、设计总体方案（一）热电模块发电的原理热电模块发电是利

3、用材料的Seebeck效成，通过载流子（电子和空穴）进行能量的输送。如图1所示：将两种不同类型的热电转换材料N和p的一端结合并将其置于高温状态，另一端开路并给予以低温。山于高温端的热激发作用较强，此端的空穴和电子浓度比低端高，在这种载流子浓度梯度的驱动下，空穴和电子向低温端扩散。从而在低温开路端形成屯势差。将许多对P型和n型热电转换材料迕接起来组成模块，就可以彳!｛到妃够高的电压，形成一个温差发电机。这种发电机在冇微小温差存在的条件下就能将热能直接转化为电能，且转换过程中不需耍机械运动部件，也无气态和液态介质存在，因此适应范围广，体积小，熏M轻，安全可靠，对环境无任何污染，是十分理想的电

4、源。热电模块发i原理热电模块发电原理叁冷源型号TYPENUIBER电堆数COUPLES最大电流Imax(A)馨最大产冷量Qcmazat:o(w)-最大温差△TmaxQc:0CC)外型尺寸DIIENSIONS(mm)电粗Q)ZIV重畳(g)Th=2m度7*CL置HTEC1-03130T12531303.564.26535355.00.0936TEC1-03140T1254085.56335354.50.0733TEC1-03150T12550106.9—35354.20.0531TEC1-03160T1256064.2—35354.00.0430TEC1-03180T1258085.5—3

5、5353.80.0329TEC1-03140T12531403.585.56540405.00.0737TEC1-03150T12550106.96340404.50.0534TEC1-03160T12560128.3—40404.20.0432TEC1-03180T12580171.1—40404.00.0331TEC1-031100T125100213.9—40403.80.0330注：电阻、高度及重重为参考值，重重中不包括软引线重重。热电模块的相关技术参发电电压与温差成正比例关系L81.61.4-208642•♦••♦#«11oooOA/Stf5264768810011212413

6、6148160溢度差/T不同温度放选择不同的热电材料表1在不同溫度范围可选择的热电材料温度类型温度范围/T热电材料温温温低中离300300-600600—1000Bi2Tr3及艽固溶体合金PbTe—SnTeSiGe、MnTe、SiRe2、CcS等（二）汽车废气热能发电的系统设计我们特定地设计了-•种热能发电蓄能电路。我们将热电模块安装于前排气管（如闷小…），这里不仅冇相对较大的安装空间，而.FL温度达到所需要求。但为了不让加装热电模块后影响前排气管的散热，从而破坏前排气管的丁.作环境，异致汽车工作异常。因此，我们将热电模块设计成环状形式（如图示二），以一定间隔嵌套在前排气管上，热电模块与

7、前排气管之间加妓导热贴片，这样不但能够高效率地吸收前排气管的热量，而TL不影响其有效散热。由于每一个嵌套在前排气管的环形热电模块相当于独立的热能发电电源，当汽车在正常行驶时，发动机运行工况多变等原因，导致前排气管外表面的温度不稳定，造成所产生的电压波动比较大，使充电电路工作不稳定。为了消除影响，我们在设计电路里加入了稳压器，以使电压得到稳定。示（一）示二冷端通过这样的方式，我们就能利用废气的热能来进行发电。更为重耍的是，我们能通过一