汽车尾气温差发电器冷却装置传热特性研究

发布时间：2020-03-27 11:14

【摘要】：汽车内燃机工作时有相当一部分的能量通过尾气作为热量散失,温差发电技术能有效将尾气中低品质的热能转化为高品质的电能,实现能量回收,提高汽车燃油经济性。温差发电器冷却装置对于维持热电模块冷热端温度差具有至关重要的作用,对温差发电器的整体性能具有重要影响。本文首先基于温差发电原理和传热学原理建立了热电模块传热模型和冷却装置传热模型,并提出了冷却装置性能评价指标,为后文冷却装置传热特性的研究奠定了基础。其次,通过计算机仿真和科学试验相结合的方法,研究了包括翅片结构和凹槽结构在内的不同内部结构对尾气温差发电器冷却装置传热特性的影响。从流体力学、传热学和温差发电性能等多个角度对结果进行了分析,根据综合效率因子和功率综合性能评价因子对不同冷却装置内部结构进行了比较,发现凹槽结构具有最佳的综合性能,凹槽结构相较于平滑结构其综合效率因子可增加38.4%。最后,研究了热电模块布置和冷却流体状态对冷却装置传热特性的影响。对不同模块数量和布置间距下的系统热阻和发电特性进行了比较和分析,找到了较优的模块布置方式,通过合理的模块布置能够有效提高温差发电器的综合性能。此外,为了分析冷却流体状态对传热特性的影响,基于近似模型理论建立了响应面模型,找到了冷却流体入口流速和温度对于冷却装置传热特性的协同影响规律。研究温差发电器冷却装置传热特性对于推进温差发电器在汽车上的应用及汽车节能减排技术的发展具有重要意义。
【图文】：

第 1 章 引言1.1 研究背景及意义节能与环保是当今汽车发展的主题。车辆行驶过程中汽油的燃烧会加剧温室效应，同时车辆尾气中含有大量碳氢化合物、一氧化碳、二氧化碳和固体颗粒物等污染物，严重危害居民的身体健康。随着改革开放的经济发展以及人民对美好生活的向往，越来越多的中国人选择汽车作为交通工具，，中国汽车保有量也年年攀升。如图 1-1 所示，2011 年到2016 年，全国机动车保有量从 20754.6 万辆增加到 27560.8 万辆，年平均增长率为 5.8%；其中全国汽车保有量从 9266.4 万辆上升到 18435.6 万辆，年平均增长率为 14.8%，如图 1-2 所示，增长更为迅猛[1]。

第 1 章 引言1.1 研究背景及意义节能与环保是当今汽车发展的主题。车辆行驶过程中汽油的燃烧会加剧温室效应，同时车辆尾气中含有大量碳氢化合物、一氧化碳、二氧化碳和固体颗粒物等污染物，严重危害居民的身体健康。随着改革开放的经济发展以及人民对美好生活的向往，越来越多的中国人选择汽车作为交通工具，中国汽车保有量也年年攀升。如图 1-1 所示，2011 年到2016 年，全国机动车保有量从 20754.6 万辆增加到 27560.8 万辆，年平均增长率为 5.8%；其中全国汽车保有量从 9266.4 万辆上升到 18435.6 万辆，年平均增长率为 14.8%，如图 1-2 所示，增长更为迅猛[1]。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U464

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本文编号：2602887