RU171447U1 - Конструктивная схема автомобильного термоэлектрического генератора с теплообменником изменяемой геометрии - Google Patents
Конструктивная схема автомобильного термоэлектрического генератора с теплообменником изменяемой геометрии Download PDFInfo
- Publication number
- RU171447U1 RU171447U1 RU2016151641U RU2016151641U RU171447U1 RU 171447 U1 RU171447 U1 RU 171447U1 RU 2016151641 U RU2016151641 U RU 2016151641U RU 2016151641 U RU2016151641 U RU 2016151641U RU 171447 U1 RU171447 U1 RU 171447U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat exchanger
- teg
- internal combustion
- combustion engine
- hot heat
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
- H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
- H10N10/13—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the heat-exchanging means at the junction
Landscapes
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области рекуперации тепловой энергии отработавших газов (ОГ) двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и прямого преобразования тепловой энергии в электрическую и может быть использована для обеспечения электрической энергией узлов системы электроснабжения автомобиля с ДВС. Технический результат - повышение эффективности работы термоэлектрического генератора (ТЭГ) за счет обеспечения равномерности распределения температур по горячей стороне термоэлементов по длине теплообменника ТЭГ и поддержания температуры при изменении режима работы ДВС. Сущность: автомобильный ТЭГ с горячим теплообменником изменяемой геометрии с сечением в форме многогранника в выпускной системе отработавших газов ДВС, в котором в проточной части горячего теплообменника, по крайней мере, на одной грани горячего теплообменника установлено, по крайней мере, одно подвижное поворотное ребро, закрепленное на вращающейся оси, перпендикулярной плоскости грани горячего теплообменника и проходящей через отверстие в ней. Управление угловым положением поворотного ребра осуществляется через наружный конец оси. 2 ил.
Description
Область техники
Полезная модель относится к области рекуперации тепловой энергии отработавших газов (ОГ) двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и прямого преобразования тепловой энергии в электрическую и может быть использована для обеспечения электрической энергией узлов системы электроснабжения автомобиля с ДВС.
Уровень техники
Известна конструкция (патентная заявка США US 20130340801 Thermoelectric Power Generation System Using Gradient Heat Exchanger (МПК H01L 35/30, опубликовано 2013-12-26)) термоэлектрического генератора (ТЭГ) с градиентным теплообменником.
Недостатком данной конструкции являются большие геометрические размеры и эффективность работы только в узком диапазоне скоростей течения газа.
Также известно устройство с теплообменником для ТЭГ автомобиля (патент РФ 2566209, МПК F01N 3/04, F01N 5/02, Опубликовано: 20.10.2015), использующего преимущественно кольцевые термоэлектрические батареи, расположенные вокруг труб теплообменника, в котором предусмотрен байпас и различные конструкции для дополнительного завихрения потока и интенсификации теплообмена.
Недостатком данной конструкции является отсутствие средств поддержания равной температуры по длине ТЭГ и при установившемся режиме работы ДВС и, тем более, при изменяющихся режимах работы ДВС.
Также известна конструкция ТЭГ для автомобиля с ДВС (патент США US 5625245 Thermoelectric generator for motor vehicle (МПК H01L 35/00; H02N 3/00, опубликовано: 1997-04-29)), выбранного в качестве прототипа, состоящего из горячего теплообменника преимущественно восьмигранной формы с цилиндрическим корпусом в виде трубы, которая является опорой для пружин, используемых для прижима термоэлементов.
Недостатком этой конструкции также является сложность обеспечения равномерности температур на горячей стороне термоэлектробатарей, а также невозможность адаптации под изменяющийся режим работы ДВС автомобиля.
Раскрытие полезной модели
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение эффективности работы ТЭГ для ДВС транспортных средств за счет обеспечения равномерности распределения температур по горячей стороне термоэлементов по длине теплообменника ТЭГ и поддержании температуры при изменении режима работы ДВС.
Технический результат достигается тем, что предлагается конструктивная схема автомобильного ТЭГ с горячим теплообменником изменяемой геометрии с сечением в форме многогранника в выпускной системе отработавших газов ДВС, в которой в проточной части горячего теплообменника, по крайней мере, на одной грани горячего теплообменника установлено, по крайней мере, одно подвижное поворотное ребро, закрепленное на вращающейся оси, перпендикулярной плоскости грани горячего теплообменника и проходящей через отверстие в ней, причем управление угловым положением поворотного ребра осуществляется через наружный конец оси.
Перечень фигур
На фиг. 1 представлен боковой разрез ТЭГ с показом конструкции поворотных ребер.
На фиг. 2 представлен общий вид ТЭГ в изометрии с частичным разрезом для показа возможного положения поворотных ребер.
Осуществление полезной модели
ТЭГ, показанный на фиг. 1, 2, состоит из горячего теплообменника 1 с вытеснителем 2, термоэлектрических модулей 3, поверх которых располагаются холодные теплообменники 4. Внутри горячего теплообменника изменяемой геометрии с сечением в форме выпуклого многогранника располагаются поворотные ребра 5 (по отдельности или в рядах от начала до конца ТЭГ), закрепленные на вращающихся осях 6, проходящих через отверстия в горячем теплообменнике.
Особенностью ДВС транспортных средств является необходимость работы в широком диапазоне оборотов и нагрузок. Следствием являются изменяемые в широком диапазоне температура и расход отработавших газов. Теплообменник ТЭГ должен обеспечивать достаточную температуру на горячей стороне ТЭГ, а также равномерность температур по длине ТЭГ. В стационарных условиях работы ДВС эти требования обеспечиваются за счет применения теплообменников с переменным по длине оребрением. Недостатком таких конструкций является неэффективность их работы при переменном режиме работы ДВС.
Для ДВС транспортных средств с переменным режимом работы предлагается адаптивная конструкция теплообменника, обеспечивающая поддержание достаточной температуры и равномерности температур по длине ТЭГ при изменяющихся температуре и расходе отработавших газов.
Предлагаемый теплообменник имеет подвижные поворотные ребра, каждое из которых в своем центре закреплено на вращающейся оси. Ось проходит через отверстие в грани теплообменника. Вращение ребра осуществляется за внешний конец оси. Если ребра расположены в одном ряду, внешние концы их осей могут быть механически совмещены, так как из-за симметрии конструкции ребра следует поворачивать на одинаковые углы.
Вращение на оси ребер может передаваться за счет зубчатого зацепления, для этого на конце оси может быть установлено зубчатое колесо, находящееся в зацеплении с зубчатым кольцом. Так как нет необходимости совершать полный оборот оси ребра, вместо зубчатого зацепления могут использоваться другие простые и надежные передаточные механизмы. Также в альтернативном случае каждая ось может обладать индивидуальным приводом, например, с помощью электромоторов.
В режиме, когда все поворотные ребра расположены параллельно потоку движения отработавших газов, создается минимальное газодинамическое сопротивление, но при этом теплоотдача от отработавших газов также минимальная, что приводит к снижению температуры стенки. Увеличение угла между направлением ребра и продольной осью ТЭГ приводит к возрастанию сопротивления, увеличению турбулентности, закрутке потока и, как следствие, повышению теплоотдачи от отработавших газов к стенке горячего теплообменника. Чем больше угол поворота ребра, тем интенсивнее теплоотдача. Таким образом, повышение температуры стенки горячего теплообменника возможно за счет увеличения угла поворота ребра, а поддержание равномерности температуры по длине ТЭГ возможно за счет увеличения угла поворота рядов ребер от начала к концу ТЭГ. Регулировка угла расположения ребра с внешней стороны ТЭГ может быть осуществлена и во время работы ТЭГ. За счет этого конфигурация проточной части генератора может адаптироваться под изменяющиеся условия течения отработавших газов в переменных режимах работы ДВС.
Механизм, отвечающий за поворот ребер, может обеспечивать достаточное быстродействие и точность позиционирования и может реагировать на изменение режима работы ДВС. При работе ДВС на холостом ходу или на режимах с низкой нагрузкой ребра могут быть повернуты на большие углы, увеличивающиеся от начала к концу ТЭГ. За счет этого может поддерживаться достаточно высокая температура на горячей стороне теплообменника и равномерность температур по длине грани. С увеличением нагрузки на двигатель и возрастанием расхода и температуры отработавших газов угол поворота ребер может быть уменьшен для снижения создаваемого газодинамического сопротивления. Также может быть уменьшена разность углов поворота первого и последнего рядов поворотных ребер, так как с увеличением теплового потока уменьшается величина остывания отработавших газов при прохождении через ТЭГ. При дальнейшем увеличении нагрузки на ДВС и последующем увеличении температуры и расхода отработавших газов угол поворота ребер может быть уменьшен до нуля, уменьшая сопротивление, снижая теплоотдачу и, таким образом, предотвращая перегрев термоэлектрических батарей.
Возможное угловое положение ребер, обеспечивающее выравнивание температур и увеличение теплоотдачи представлено на фиг. 2.
Предлагаемая конструктивная схема ТЭГ разработана в ходе выполнения прикладных научных исследований (ПНИ) в рамках Соглашения о предоставлении субсидии №14.577.21.0113 между Министерством образования и науки Российской Федерации и МГТУ им. Н.Э. Баумана.
Claims (1)
- Конструктивная схема автомобильного термоэлектрического генератора с горячим теплообменником изменяемой геометрии с сечением в форме многогранника в выпускной системе отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, характеризующаяся тем, что в проточной части горячего теплообменника, по крайней мере, на одной грани горячего теплообменника установлено, по крайней мере, одно подвижное поворотное ребро, закрепленное на вращающейся оси, перпендикулярной плоскости грани горячего теплообменника и проходящей через отверстие в ней, с возможностью управления угловым положением поворотного ребра через наружный конец оси.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016151641U RU171447U1 (ru) | 2016-12-27 | 2016-12-27 | Конструктивная схема автомобильного термоэлектрического генератора с теплообменником изменяемой геометрии |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016151641U RU171447U1 (ru) | 2016-12-27 | 2016-12-27 | Конструктивная схема автомобильного термоэлектрического генератора с теплообменником изменяемой геометрии |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU171447U1 true RU171447U1 (ru) | 2017-06-02 |
Family
ID=59032869
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016151641U RU171447U1 (ru) | 2016-12-27 | 2016-12-27 | Конструктивная схема автомобильного термоэлектрического генератора с теплообменником изменяемой геометрии |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU171447U1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5625245A (en) * | 1993-10-19 | 1997-04-29 | Bass; John C. | Thermoelectric generator for motor vehicle |
US20050172993A1 (en) * | 2004-02-05 | 2005-08-11 | Kouji Shimoji | Thermoelectric generator for internal combustion engine |
UA71613U (ru) * | 2011-11-24 | 2012-07-25 | Институт Термоэлектричества Национальной Академии Наук И Министерства Образования И Науки Украины | Термоэлектрический автомобильный генератор |
WO2015004486A1 (en) * | 2013-07-12 | 2015-01-15 | European Thermodynamics Ltd | Thermoelectric generator |
RU2563305C1 (ru) * | 2014-04-08 | 2015-09-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Термоэлектрический генератор автомобиля |
RU2566209C2 (ru) * | 2011-04-13 | 2015-10-20 | Эмитек Гезельшафт Фюр Эмиссионстехнологи Мбх | Устройство с теплообменником для термоэлектрического генератора автомобиля |
-
2016
- 2016-12-27 RU RU2016151641U patent/RU171447U1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5625245A (en) * | 1993-10-19 | 1997-04-29 | Bass; John C. | Thermoelectric generator for motor vehicle |
US20050172993A1 (en) * | 2004-02-05 | 2005-08-11 | Kouji Shimoji | Thermoelectric generator for internal combustion engine |
RU2566209C2 (ru) * | 2011-04-13 | 2015-10-20 | Эмитек Гезельшафт Фюр Эмиссионстехнологи Мбх | Устройство с теплообменником для термоэлектрического генератора автомобиля |
UA71613U (ru) * | 2011-11-24 | 2012-07-25 | Институт Термоэлектричества Национальной Академии Наук И Министерства Образования И Науки Украины | Термоэлектрический автомобильный генератор |
WO2015004486A1 (en) * | 2013-07-12 | 2015-01-15 | European Thermodynamics Ltd | Thermoelectric generator |
RU2563305C1 (ru) * | 2014-04-08 | 2015-09-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Термоэлектрический генератор автомобиля |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4639542A (en) | Modular thermoelectric conversion system | |
US5625245A (en) | Thermoelectric generator for motor vehicle | |
Baatar et al. | A thermoelectric generator replacing radiator for internal combustion engine vehicles | |
ES2062837T3 (es) | Procedimiento para la refrigeracion de componentes de propulsion y para la calefaccion de un habitaculo de un automovil, en particular de un automovil electrico e instalacion para la realizacion de dicho procedimiento. | |
CN105121978A (zh) | 共烧吸收***发生器 | |
JP6011485B2 (ja) | 熱電発電装置 | |
EP3020077B1 (en) | Thermoelectric generator | |
US20160111623A1 (en) | Thermoelectric module apparatus | |
RU2697406C1 (ru) | Устройство для подогрева воздуха | |
CN1794557A (zh) | 一种发动机排气管余热发电方法及装置 | |
RU171447U1 (ru) | Конструктивная схема автомобильного термоэлектрического генератора с теплообменником изменяемой геометрии | |
WO2016002711A1 (ja) | 廃熱回生システム | |
JP2006207441A (ja) | 形状記憶合金エンジン | |
US11371393B2 (en) | Arrangement for converting thermal energy from lost heat of an internal combustion engine | |
RU162072U1 (ru) | Термоэлектрический генератор | |
RU2606300C1 (ru) | Термоэлектрический генератор в выпускной системе отработавших газов двигателя внутреннего сгорания | |
KR20180043036A (ko) | 차량용 열전발전기 | |
KR20150000305A (ko) | 엔진의 배기가스 폐열을 이용한 열전발전 장치 | |
KR101679954B1 (ko) | 열전발전 장치 | |
KR101340849B1 (ko) | 차량용 열전 발전기 | |
CN206023618U (zh) | 一种采用相变材料的汽车尾气余热温差发电装置 | |
CN102769414A (zh) | 一种圆形汽车尾气半导体热电发电机 | |
KR20130039149A (ko) | 배기관 외부 부착형 배기열 발전기 | |
KR101712942B1 (ko) | 다공성 실린더모듈을 이용한 배기열회수 및 열전발전 통합 장치 | |
KR20120008896A (ko) | 소음기 일체형 열전 발전 시스템 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB9K | Licence granted or registered (utility model) |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20190128 Effective date: 20190128 |