1、2005年第10期信息技術中圖分類號中圖分類號:TM910.3文獻標識碼文獻標識碼:B文章編號文章編號:10092552(2005)10010702汽車尾氣余熱發(fā)電的原理與實現(xiàn)汽車尾氣余熱發(fā)電的原理與實現(xiàn)趙剛1李富2朱建良1(1.哈爾濱理工大學電氣與電子工程學院哈爾濱1500402.哈爾濱市市郊農電局哈爾濱150076)摘要:利用斯特林循環(huán)原理設計了一種汽車尾氣余熱發(fā)電裝置不僅可以有效的利用廢熱節(jié)省能源提高效率同時有利于減少熱污染和環(huán)境

2、保護。關鍵詞關鍵詞:汽車尾氣余熱發(fā)電效率PrinciplePrincipleimplementationimplementationofofpowerpowergenerationgenerationusingusingtailtailgasgaswastewasteheatheatofofcarcarZHAOGang1LIFu2yu2ZHUJian2liang1(1.ElectricalElectrical2.HarbinHarbin

3、AgriculturalAgriculturalElectricityElectricityBureauBureauofofCityCitySuburbSuburbHarbinHarbin150076China)China)AbstractAbstract:Thereismuchwasteheatinthetailgasofthecar.UsingStirlingcycletheythispaperdesignsawasteheatpo

4、wergenerationset.Itcanutilizethewasteheateffectivelysavetheenergysourceincreasetheefficiencyalsoreducetheheatpollutionprotecttheenvironment.KeyKeywdswds:tailgasofcarwasteheatpowergenerationefficiency0引言隨著全球經濟的高速發(fā)展汽車越來越普及

5、。但是汽車燃油熱量僅有三分之一成為有效能量(作為動力)其余三分之二則是通過冷卻水或排氣方式排入大氣如何將這些熱量加以利用是人們普遍關注的問題。利用汽車尾氣余熱發(fā)電就是有效利用這些熱量的一個合理的途徑。1汽車余熱發(fā)電的工作原理汽車尾氣余熱發(fā)電是通過斯特林循環(huán)過程完成的其基本工作原理為:工質從高溫熱源(汽車廢氣)吸收熱量膨脹做功向低溫熱源放熱并收縮再次從熱源吸收熱量循環(huán)上述過程。在每次循環(huán)過程中工質吸收的熱能轉化為機械能而工質做功過程中通過

6、活塞的往復運動帶動直線發(fā)電機進一步將機械能轉化為電能。2汽車余熱發(fā)電的熱機模型在汽車尾氣余熱發(fā)電系統(tǒng)中熱機可以考慮多種熱力循環(huán)和工質。包括朗肯(Rankine)循環(huán)、布蘭熱和冷卻交替加熱的氣體達到相同的溫度和體積。斯特林機通常配置有一個高效換熱器用于回收氣體做功后的余熱并預熱待加熱氣體。圖2所示為斯特林循環(huán)的四個基本過程。1～2定溫壓縮過程:配氣活塞停留在上止點附近動力活塞從它的下止點向上壓縮工質工質流經冷卻器時將壓縮產生的熱量散掉當動

7、力活塞到達它的上止點時壓縮過程結束。2～3定容回熱過程:動力活塞仍停留在它的上止點附近配氣活塞下行迫使冷腔內的工質經回熱器流入配氣活塞上方的熱腔低溫工質流經回熱器圖2斯特林循環(huán)過程時吸收熱量使溫度升高。3～4定溫膨脹過程:配氣活塞繼續(xù)下行工質經加熱器加熱在熱腔中膨脹推動動力活塞向下并對外做功。4～5定容儲熱過程:動力活塞保持在下止點附近配氣活塞上行工質從熱腔經回熱器返回冷腔回熱器吸收工質的熱量工質溫度下降至冷腔溫度。綜上所述在一個完整的

8、斯特林循環(huán)中氣體對外所做的功為高溫膨脹過程所做的功與低溫壓縮過程所做的功的差。而這些功最終通過推動直線發(fā)電機發(fā)電轉化為電能。5結束語本文結合斯特林循環(huán)過程提出了一種汽車尾氣余熱的合理利用方法并利用斯特林熱機模型制作了一套車載汽車尾氣余熱發(fā)電裝置。此裝置具有如下特點:(1)體積小、質量輕、汽車攜帶方便。(2)轉換效率高熱電轉換效率可達40%。(3)無污染。斯特林循環(huán)過程是一個內可逆循環(huán)工質可以往復流動利用不會泄漏。(4)此裝置發(fā)出的電能不

9、穩(wěn)定電流小、電壓低不能直接利用需要經過特殊電路設計才能利用。參考文獻參考文獻:[1]吳丹妮1斯特林發(fā)動機的循環(huán)分析和計算[J].湛江海洋大學學報199717(2).[2]顧根香金東寒閻王廷1斯特林發(fā)動機動態(tài)特性的研究[J].內燃機學報200018(3).[3]林比宏1太陽能空間斯特林熱機性能的優(yōu)化分析[J].泉州師范學院學報(自然科學)200220(4).[4]侯欣賓袁修干崔海亭1國外空間太陽能熱動力發(fā)電系統(tǒng)發(fā)展及建議[J].太陽能學報