[发明专利]一种带有分流翅片的平板式温差发电器及其翅片角度确定方法

说明书

本发明公开一种带有分流翅片的平板式温差发电器及其翅片角度确定方法，所述分流翅片沿气流方向共有3列，依次为第一分流翅片(安装在集热箱中部，固定角度45°)、第二分流翅片(安装在第一和第三分流翅片中间，可变角度α)、第三分流翅片(安装在集热箱尾部，固定角度90°)。当尾气从入口流入集热箱时，通过后端分流翅片的分流作用，尾气流向附有导热翅片的两端，热端壁面温度上升；同时第二分流翅片设计成合理的角度α，使壁面的整体温度分布更加均匀，各模块的输出一致。本发明能够提高温差发电器的效率，且结构简单，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于温差发电领域，是一种带有分流翅片的平板式温差发电器及其翅片角度确定方法，本发明能有效的提高集热箱后端壁面的温度，使得壁面整体温度分布均匀，从而提升温差发电器的输出性能。

背景技术

中国是一个汽车使用大国，2016年底全国民用汽车保有量达到19440万辆，而汽车发动机绝大多数使用的都是汽油机或者柴油机，燃油燃烧的能量约有65％以热量的形式损失，造成了巨大的能源浪费。

温差发电器(TEG)是一种基于塞贝克效应而发展起来的一种能源回收技术，当温差发电模块(TEM)两端存在温差时，就能产生电流，实现热量的有效回收。由于TEG能够直接把热量转化成电能，且具有无运动组件、安全、无污染和结构简单等优点，最近几年兴起了对TEG的研究热潮。应用于汽车尾气的温差发电器(TEG)，热端直接利用废弃尾气的热量，冷端采用风冷或者车载循环水冷系统，其输出的电能可以用于车载电器的供电或者存储于车载蓄电池中。但是，尾气流动过程中存在热量损失，造成TEG热端壁面的温度分布不均匀，使得单个温差发电模块(TEM)输出不一致，影响整个TEG的输出功率。

发明内容

本发明的目的是提供一种带有分流翅片的平板式温差发电器及其翅片角度确定方法，在3个不同角度翅片的分流作用下，尾气流经TEG导热翅片的程度不一样，使得TEG热端壁面的整体温度分布均匀，从而提升温差发电器的输出功率和效率。

本发明的所采用的技术方案是：一种带有分流翅片的平板式温差发电器，包括集热箱、导热翅片、分流翅片、温差发电模块、温度传感器；所述导热翅片附在集热箱内部两侧的壁面a、集热箱壁面a’上；所述分流翅片连接集热箱内部的上壁面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；所述温差发电模块均匀分布在集热箱外部两侧壁面上，包括依次排列的温差发电模块1区、温差发电模块2区、温差发电模块3区和温差发电模块4区，集热箱入口端盖靠近温差发电模块1区，集热箱出口端盖靠近温差发电模块4区，温差发电模块包含上端温差发电片A、下端温差发电片B两层，温差发电模块上附有温度传感器。

进一步，所述导热翅片采用热导率较高的金属材料，热导率λ>200W/(m×K)。

进一步，所述分流翅片采用热导率较低的非金属材料，热导率λ<10W/(m×K)。

进一步，集热箱长度范围为100mm-500mm；第一分流翅片安装在集热箱中部，沿集热箱横截面方向固定角度45°；第二分流翅片安装在第一和第三分流翅片中间，沿集热箱横截面方向角度为α，随集热箱的具体尺寸而定；第三分流翅片安装在集热箱尾部，距离集热箱出口2mm-10mm，沿气流方向固定角度90°。

本发明的方法的技术方案为：一种带有分流翅片的平板式温差发电器的翅片角度确定方法，包括如下步骤：

步骤1)确定第二分流翅片角度α与集热箱壁面a或壁面a’的总体平均温差值ΔT之间的关系，其关系定义为ΔT＝T(α)；步骤2)ΔT会随着角度α的增加先减小后增加，寻找最优α角使得ΔT最小的过程。

进一步，步骤1)的具体过程为：

步骤1.1，给α赋一给定值；