本實用新型涉及汽車尾氣溫差發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于尾氣熱電回收的集熱器。

背景技術(shù)：

研究表明，傳統(tǒng)汽車發(fā)動機的燃油能量僅30%左右用于驅(qū)動車輪，剩余約70％的能量沒有被有效利用，其中約40％的能量以尾氣廢熱形式排放到空氣中，造成了能源浪費和環(huán)境污染。若對這部分廢熱加以二次利用，則會有效降低汽車的燃油消耗。溫差發(fā)電技術(shù)是對尾氣廢熱加以二次利用的有效途徑，它先通過集熱裝置收集尾氣中的熱能，然后通過熱電轉(zhuǎn)換材料將熱能轉(zhuǎn)換成電能，供汽車內(nèi)電器設(shè)備使用，具有無運動部件、無噪聲、無污染、工作可靠、結(jié)構(gòu)緊湊、使用壽命長等特點，在低品位熱能利用方面具有獨特的優(yōu)勢。集熱裝置的集熱效果直接影響到熱電回收效率，是溫差發(fā)電技術(shù)的關(guān)鍵之一。

流動減阻與強化換熱是對立矛盾面，采用強化換熱的手段來提高尾氣廢熱的回收效率的同時必然會增大尾氣的流動阻力，影響排氣性能。故在設(shè)計集熱裝置時，需要綜合考慮其集熱效果和產(chǎn)生的壓力損失。

專利CN201310077133中采用集熱箱體進行尾氣熱電回收，為了提高集熱效果，箱體內(nèi)加入了分流板、引流板、擾流板、阻流板等大量翅片。這種在箱體內(nèi)部加翅片的方法集熱效果相對有限，且會帶來較大的壓力損失，影響排氣性能。

專利CN201510244750中通過熱管的高導(dǎo)熱性將排氣管內(nèi)廢熱轉(zhuǎn)移到外部進行熱電回收，集熱效果相對更高。但由于排氣管直徑較小，通常在50~60mm，將多個熱管插入在排氣管內(nèi)，熱管的安裝數(shù)量以及插入到排氣管中的熱管長度有限。而熱管在加工過程中要進行抽真空、焊接等操作，由于工藝原因，頭部會有約30mm的無效段，所以會造成熱管的利用空間下降。另外將熱管過多的插入到排氣管道內(nèi)部，也會帶來較大的壓力損失，影響排氣性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的問題，提供一種集熱效果好、壓力損失小的適用于尾氣熱電回收的集熱器。

為達到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是：

一種適用于尾氣熱電回收的集熱器，包括集熱箱體、設(shè)置在所述集熱箱體的外表面上的導(dǎo)熱板和設(shè)置在所述導(dǎo)熱板上的熱電模塊，所述集熱箱體包括入口管、出口管和集熱段，所述導(dǎo)熱板設(shè)置在所述集熱段上，所述集熱箱體的內(nèi)部具有集熱腔，所述集熱器還包括熱管，所述熱管包括蒸發(fā)段、冷凝段和絕熱段，所述蒸發(fā)段設(shè)置在所述集熱段處的所述集熱腔中，所述冷凝段設(shè)置在所述導(dǎo)熱板的內(nèi)部，所述絕熱段連通所述蒸發(fā)段和所述冷凝段。

優(yōu)選地，所述蒸發(fā)段的長度延伸方向垂直于所述集熱腔內(nèi)氣體流動方向。

優(yōu)選地，所述絕熱段分別設(shè)置在所述熱管的兩端部，所述蒸發(fā)段和所述冷凝段通過兩端部的所述絕熱段連通后使所述熱管形成封閉環(huán)形結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述蒸發(fā)段在所述集熱腔中靠近所述集熱腔的壁面。

優(yōu)選地，所述集熱箱體呈扁平狀，所述導(dǎo)熱板分別設(shè)置在所述集熱段的上下表面上，所述熱管分別設(shè)置在所述集熱器的上部和下部，位于所述集熱器的上部的所述熱管的所述蒸發(fā)段位于所述集熱腔的上部，所述冷凝段位于所述集熱段的上表面上的所述導(dǎo)熱板內(nèi)，位于所述集熱器的下部的所述熱管的所述蒸發(fā)段位于所述集熱腔的下部，所述冷凝段位于所述集熱段的下表面上的所述導(dǎo)熱板內(nèi)。

進一步地，位于所述集熱器的上部的所述熱管和位于所述集熱器的下部的所述熱管均設(shè)有多個，上部的多個所述熱管和下部的多個所述熱管均沿氣流流動方向間隔分布。

更進一步地，位于所述集熱器的上部的多個所述熱管和位于所述集熱器下部的多個所述熱管沿氣流流動方向交替間隔設(shè)置。

優(yōu)選地，所述蒸發(fā)段的橫截面呈扁平狀，且所述橫截面的外輪廓具有弧度。

進一步地，所述蒸發(fā)段的橫截面為橢圓形。

優(yōu)選地，所述集熱箱體還包括用于連接所述集熱段與所述入口管的第一過渡段、用于連接所述集熱段與所述出口管的第二過渡段，所述第一過渡段從與所述集熱段的連接處到與所述入口管的連接處橫截面逐漸減小，所述第二過渡段從與所述集熱段的連接處到與所述出口管的連接處橫截面逐漸減小。

由于上述技術(shù)方案的運用，本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點：本實用新型的適用于尾氣熱電回收的集熱器通過在集熱箱體上加裝熱管，熱管的利用空間增大，使得集熱器的集熱效果大幅提高，且?guī)淼膲毫p失較小。

附圖說明

附圖1為本實用新型的適用于尾氣熱電回收的集熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖2為本實用新型的適用于尾氣熱電回收的集熱器的俯視圖；

附圖3為附圖2中沿A-A線的剖視圖（放大圖）；

附圖4為附圖2中沿B-B線的剖視圖；

附圖5為附圖4中A處局部放大圖。

其中：1、集熱箱體；11、入口管；12、出口管；13、集熱段；14、第一過渡段；15、第二過渡段；16、集熱腔；2、導(dǎo)熱板；3、熱管；31、蒸發(fā)段；32、冷凝段；33、絕熱段。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例來對本實用新型的技術(shù)方案作進一步的闡述。

參見圖1~圖5所示的適用于尾氣熱電回收的集熱器，包括集熱箱體1、設(shè)置在集熱箱體1的外表面上的導(dǎo)熱板2和設(shè)置在導(dǎo)熱板2上的熱電模塊（圖中未示出）。

集熱箱體1包括入口管11、出口管12、集熱段13、連接在集熱段13與入口管11之間的第一過渡段14、連接在集熱段13與出口管12之間的第二過渡段15，集熱箱體1的內(nèi)部具有集熱腔16，本實施例中，集熱腔16位于集熱箱體1的中部。

本實施例中，入口管11和出口管12分別設(shè)置在集熱箱體1的長度方向上的相對兩端部，且入口管11和出口管12的中心軸線沿同一直線方向延伸。

集熱箱體1呈扁平狀，集熱段13位于集熱箱體1的長度方向上的中部，集熱段13的面積最大，且集熱段13各表面中其上下表面面積最大。第一過渡段14從與集熱段13的連接處到與入口管11的連接處橫截面逐漸減小，第二過渡段15從與集熱段13的連接處到與出口管12的連接處橫截面逐漸減小。本實施例中，第一過渡段14和第二過渡段15對稱設(shè)置在集熱箱體1的長度方向上的兩端。

本實施例中，導(dǎo)熱板2為鋁熱板，也為扁平狀，與集熱段13的上下表面的形狀相同，導(dǎo)熱板2有兩塊，分別設(shè)置在集熱段13的上下表面上。

集熱器還包括熱管3，熱管3包括蒸發(fā)段31、冷凝段32和絕熱段33，蒸發(fā)段31設(shè)置在集熱段13處的集熱腔16中，冷凝段32設(shè)置在導(dǎo)熱板2的內(nèi)部并與導(dǎo)熱板2緊密接觸，絕熱段33連通蒸發(fā)段31和冷凝段32。絕熱段33有兩段，蒸發(fā)段31的一端部與冷凝段32的一端部通過一段絕熱段33連通，蒸發(fā)段31的另一端部與冷凝段32的另一端部通過另一段絕熱段33連通，這樣，蒸發(fā)段31、絕熱段33、冷凝段32、絕熱段33依次順序首尾連接使熱管3形成封閉環(huán)形結(jié)構(gòu)。

一種具體的實施例，蒸發(fā)段31的長度延伸方向垂直于集熱腔16中氣流的流動方向，這樣，當氣流流經(jīng)集熱腔16時，熱管3的蒸發(fā)段31能夠與垂直流過的熱氣體發(fā)生充分接觸，從而提高熱管3的利用空間，可提高集熱效果。

優(yōu)選冷凝段32與蒸發(fā)段31平行設(shè)置，兩段絕熱段33對稱設(shè)置在熱管3的長度方向上的兩端部。

本實施例中，熱管3分別設(shè)置在集熱器的上部和下部，位于集熱器的上部的熱管3的蒸發(fā)段31位于集熱腔16的上部，且靠近集熱腔16的上壁面，冷凝段32位于集熱段13的上表面上的導(dǎo)熱板2內(nèi)；位于集熱器的下部的熱管3的蒸發(fā)段31位于集熱腔16的下部，且靠近集熱腔16的下壁面，冷凝段32位于集熱段13的下表面上的導(dǎo)熱板2內(nèi)。

位于集熱器的上部的熱管3和位于集熱器的下部的熱管3均設(shè)有多個，均沿氣流流動方向依次間隔設(shè)置。且位于集熱器的上部的熱管3和位于集熱器下部的熱管3沿氣流流動方向交替設(shè)置，使得集熱腔16內(nèi)上下壁面處的熱管3的蒸發(fā)段31交替排列，這使得集熱腔16的通道截面積基本保持不變，從而減小了熱管3的蒸發(fā)段31對集熱腔16內(nèi)部氣流造成的流動阻力。

上下兩排熱管3沿著氣流流動方向交替排列，使集熱腔16內(nèi)的蒸發(fā)段31與集熱腔16的壁面構(gòu)成了近似波紋型表面，這樣，集熱腔16內(nèi)部會出現(xiàn)交替的正壓力梯度和逆壓力梯度，在相鄰的兩個蒸發(fā)段31之間就會出現(xiàn)回流區(qū)，伴隨著流動分離的同時出現(xiàn)大量的流向渦，同時流動的湍流程度被加強，使得強化換熱效果進一步提高。另外，波紋型表面能以較小的壓力損失獲得較高的強化傳熱效果，與專利CN201310077133在集熱箱體內(nèi)安裝翅片、專利CN201510244750將熱管直接插入在排氣管內(nèi)相比，產(chǎn)生的壓力損失明顯減小。

熱管3的蒸發(fā)段31的橫截面呈扁平狀，且橫截面的外輪廓面具有弧度，其形狀不唯一，本實施例中，蒸發(fā)段31的橫截面近似呈橢圓形。

該集熱器的工作原理如下：

當尾氣流過集熱腔16時，尾氣廢熱會通過集熱箱體1表面?zhèn)魅雽?dǎo)熱板2內(nèi)；同時位于集熱腔16 內(nèi)的蒸發(fā)段31會吸收熱量，通過絕熱段33將熱量帶到冷凝段32，然后又被導(dǎo)熱板2吸收，從而將集熱箱體1內(nèi)部的尾氣廢熱收集到集熱箱體1外部的導(dǎo)熱板2上面。通過在導(dǎo)熱板2上面的熱電模塊就可以進行尾氣廢熱的熱電回收。

該集熱器的集熱箱體1本身具有集熱效果，尾氣廢熱會通過集熱箱體1表面?zhèn)魅雽?dǎo)熱板2內(nèi)。同時熱管3又能高效地將集熱箱體1內(nèi)部的廢熱導(dǎo)入導(dǎo)熱板2內(nèi)，這進一步提高了廢熱回收效率。該集熱器與專利CN201310077133在集熱箱體內(nèi)安裝翅片、專利CN201510244750將熱管直接插入在排氣管內(nèi)相比，集熱效果大幅提高，且?guī)淼膲毫p失減小。

上述實施例只為說明本實用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本實用新型的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍。凡根據(jù)本實用新型精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。