汽车尾气余热发电装置的圆筒式换热器仿真.pdf

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1、汽车尾气余热发电装置的圆筒式换热器仿真·135·汽车尾气余热发电装置的圆筒式换热器仿真杜卓成，彭江英(华中科技大学机械科学与工程学院，湖北武汉430074)摘要：采用圆筒式换热器结构，建立了用于温差发电的尾气通道模型，运用流体仿真软件ANSYSCFX对其与尾气的换热效果进行仿真，分析不同翅片厚度、高度及翅片个数对换热性能的影响。根据不同尾气速度下的模拟结果，确定了最佳翅片厚度、高度和翅片个数。计算结果表明，圆筒式换热器在减小尾气压降方面效果良好。关键词：圆筒式换热器；ANSYSCFX；翅片通道；尾气压降中图分类号：TM913文献标识码：A文章编号：1000—8829(2014)05—

2、0135—04SimulationonCylindricalHeatExchangerofAutomobileExhaustThermoelectricGeneratorDUZhuo—cheng，PENGJiang-ying(SchoolofMechanicalScienceandEngineering，HuazhongUniversityofScience＆Technology，Wuhan430074，China)Abstract：Acylindricalheattransfermodelforautomobileexhaustthermoelectricgeneratorises

3、tablished．TheheattransferpropertyofthecylindricalheatexchangerissimulatedbythefluidsimulationsoftwareANSYSCFX，andtheinfluencesoffinthickness，finheightandfinnumberonheattransferareanalyzed．Accordingtothesimulationresultsunderdifferentexhaustspeed，anoptimumconditionaboutthickness，heightandnumber0

4、ffinisdesignated．Inaddition．theresultsshowthatthecylindricalheatexchangerhasanexcellentperform-anceindecreasingexhaustpressuredrop．Keywords：cylindricalheatexchanger；ANSYSCFX；finchannel；exhaustpressuredrop目前我国已成为世界第一大汽车生产国和消费将热能转换成电能，具有结构简单，工作过程无污染、国，汽车数量不断上升，燃油消耗不断增加，能源紧缺无噪音等优点J，其效率主要取决于冷热端的温差、

5、现象已经日趋严重，因此，提高燃油利用率成为势在必热电材料的性能和器件的结构设计。因此，提高温差行的一项工作。调查研究表明，汽车发动机燃料燃烧发电装置性能的主要方向是选择具有高热电性能的材所发出的能量只有25％实际用于机车驱动和附件动料和设计高效的转换器结构。力，其余能量都以废热的形式『而损失。发动机排气所换热器是尾气余热发电装置的重要结构，其设计带走的热量占燃料燃烧热的30％～45％左右，排气温要求可以概括为以下几点：①获得高的热端温度。温度可达900—1100K，这些大量的热能散发到空气中，差发电片两端的温差对其输出功率的影响巨大，因此，造成了巨大的能源浪费⋯，因此，如果能有效利用

6、汽如何提高热端温度对总体性能影响甚为关键。②减车尾气余热将是一个很好的节能途径。利用温差发电小尾气压降，当压降过大时，会影响发动机工作性能。原理对尾气余热进行回收是目前最具有实用前景的技③结构简单，与现有排气系统兼容性好。术J。温差发电是利用热电材料的塞贝克效应，直接目前，尾气通道的换热装置主要分为矩形通道换热器和圆筒式通道换热器J。矩形通道结构便于温差发电片的安装，但对尾气的压降影响较大，而针收稿日期：2013—03一l1基金项目：国家自然科学基金资助项目(51271084)；湖北省自对圆筒式换热器的结构优化研究还没有较系统的研究然科学基金项目(2012FFBO2215)报道，故笔

7、者开展了圆筒式换热器结构优化研究，采用作者简介：社卓成(1988一)，男，硕士研究生，主要从事新能源圆筒式通道结构，外壁为正六边形，方便安装温差发电器件研究；彭江英(1969一)，女，副教授，主要从事新能源材料片，通道内部为翅片结构，增大了换热面积。不同的翅及器件研究。片厚度和高度以及翅片个数会影响换热器的总体性·l36·《测控技术~2014年第33卷第5期能。笔者对不同的翅片高度和厚度及翅片个数对换热将建好的模型装配好后导入ICEMCFD进行前处理，器热