水箱溫差發電系統

武慧榮　王渤謙　常偉斌

摘? ?要：隨著社會經濟發展，能源問題越來越嚴峻?，F今，中國汽車保有量已超越日本躍居世界第二位，相應的汽車領域的資源節約問題也應越來越得到重視。本研究設計了一種車用水箱溫差發電系統，能夠有效降低油耗，達到節約能源的目的。該水箱溫差發電系統包括汽車水箱散熱器、超導熱管、熱電片、散熱管、蓄電池以及旋風器等。此種溫差發電系統，非常適用于傳統汽車尤其是混合動力汽車上的應用。

關鍵詞：能源節約? 汽車? 水箱? 溫差發電

中圖分類號：TM913;TU822? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）10（c）-0066-02

Abstract： With the development of social economy， the problem of energy is becoming more and more serious. Nowadays， China's car ownership has surpassed Japan to become the second place in the world， and the resource conservation in the corresponding automobile field should be paid more and more attention. In this study， a thermoelectric power system of vehicle water tank is designed， which can effectively reduce fuel consumption and save energy. The thermoelectric system of the water tank includes radiator of the automobile water tank， superconducting heat pipe， thermoelectric sheet， dispersing heat pipe， storage battery and cyclone. This thermoelectric system is very suitable for the application of traditional automobile， especially hybrid electric vehicle.

Key Word： Energy saving; The car; Water tank; Thermoelectric power generation

1? 產品概述

本設計提供了一種水箱溫差發電系統，該水箱溫差發電系統包括汽車水箱散熱器、超導熱管、熱電片、散熱管、蓄電池以及旋風器。其中，所述熱電片包括相對設置的熱端和冷端;所述超導熱管的一端與所述汽車水箱散熱器的熱釋放面固定連接;所述超導熱管的另一端與所述熱電片的所述熱端固定連接;所述散熱管的一端與所述熱電片的所述冷端固定連接;所述散熱管的另一端沿所述散熱管的內壁均勻設置有一圈散熱肋片;所述旋風器設置在散熱管內并用于向散熱管的另一端吹風;所述熱電片通過穩流器或穩壓器與所述蓄電池連接;所述旋風器通過溫控開關與所述蓄電池連接。本產品的有益效果是有效降低汽車油耗，節約了能源。

2? 背景技術

熱電片是一種將“熱”和“電”直接轉換的半導體功能材料。當熱電片兩端存在溫差時，兩端的電子或空穴激發數量的差異將形成電壓。為了保證發動機的最佳工況，汽油發動機的冷卻水溫度都保持在85℃左右，水溫超過85℃就必須用冷卻風扇強迫冷卻，帶走大量熱能。如果將發動機冷卻水的多余熱能利用起來實現溫差發電，來降低油耗節約能源。此種溫差發電系統，非常適用于傳統汽車尤其是混合動力汽車上的應用。

3? 系統工作部件

3.1 汽車水箱散熱器

汽車水箱散熱器是現有技術中汽車冷卻系統中主要機件，其功用是散發熱量，冷卻水在水套中吸收熱量，流到散熱器后將熱量散去，再回到水套內循環，達到調溫的作用，是汽車發動機的組成部分。

3.2 超導熱管

超導熱管為現有技術中依靠其內部工質在一個抽成一定的真空封閉殼中循環相變而傳遞熱量的裝置，超導熱管的超導系數是一般金屬的萬倍左右，換熱效率高達98%以上，是任何一種普通熱交換器無法達到的。

3.3 其他主要部件

熱電片為利用西伯克效應制成的溫差發電組件，包括相對設置的熱端和冷端;散熱管為銅管，具有良好的散熱能力;蓄電池為汽車自帶蓄電池，且蓄電池與汽車內部的電氣設備連接。

4? 具體工作過程

如圖1中所示，超導熱管的一端與汽車水箱散熱器的熱釋放面固定連接，超導熱管的另一端與熱電片的熱端固定連接，散熱管的一端與熱電片的冷端固定連接，散熱管的另一端沿散熱管的內壁均勻設置有一圈散熱肋片，散熱肋片為銅片，散熱能力更強，此外，散熱管具有散熱肋片的一端的管徑大于散熱管不具有散熱肋片的一端的管徑，進一步增強散熱管的散熱能力。旋風器設置在散熱管內并用于向散熱管的另一端吹風，具體的，旋風器通過固定支架固定安裝在散熱管內，由于散熱管是兩端開口的管體，通過旋風器向外吹風，進一步增強了散熱管向外散發熱量的能力，從而使熱電片的熱端和冷端產生足夠的溫差，進而可以發電。在本設計中，熱電片具體通過穩流器或穩壓器與蓄電池連接，熱電片由于溫差效應產生電，并存儲在蓄電池內，穩流器或穩壓器的設置，保證為蓄電池充電時電流或電壓的穩定。旋風器通過溫控開關與蓄電池連接。具體設置時，溫控開關固定在固定支架上。溫控開關是根據工作環境的溫度變化，在開關內部發生物理形變，從而產生某些特殊效應，產生導通或者斷開動作的一系列自動控制元件或是通過溫度保護器將溫度傳到溫度控制器，溫度控制器發出開關命令，從而控制設備的運行以達到理想的溫度及節能效果。在本實施例中，溫控開關具體為電阻式溫度控制器。溫控開關固定在位于散熱管內的固定支架上，在散熱管內的溫度高于設定值時，溫控開關閉合，旋風器開啟，進而對散熱管進行輔助散熱，從而保證熱電片的熱端和冷端保持在合理的溫差范圍內，使熱電片發電更為良好。在上述實施例中，通過設置的熱電片為蓄電池供電，有效降低汽車油耗，節約了能源。

5? 結語

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：通過設置的熱電片為蓄電池供電，有效降低汽車油耗，節約了能源;通過設置的旋風器，有效保證熱電片保持在合理的溫差范圍內，保證熱電片發電更為高效。

參考文獻

[1] Weishu Liu，Shengqiang Bai.Thermoelectric interface materials： A perspective to the challenge of thermoelectric power generation module.Journal of Materiomics， 2019，5.

[2] 徐萌.車載應用環境下溫差發電裝置冷卻系統研究[D].武漢理工大學，2016.

[3] 鄭宇康.基于溫差發電技術的節能環保燃氣灶的研制[J].中國新技術新產品，2016（11）：72-73.

[4] 周大量，胡申華.溫差發電實驗設計與性能分析[J].電工技術，2019（2）：8.