[发明专利]一种汽车尾气温差发电器的热交换腔室的结构设计方法

权利要求书

1.一种汽车尾气温差发电器的热交换腔室的结构设计方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1，测量汽车尾气温差发电器换热器底板、散热器底板和陶瓷板和PN结的导热热阻；

步骤2，测量并计算空气对扩张腔表面的对流换热系数以及冷却水对散热器表面的对流换热系数；

步骤3，测量温差发电片的热端温度T_h和冷端温度T_c；

步骤4，计算汽车温差发电器的输出功率P_output；

步骤5，计算汽车温差发电器因增大扩张比而引起的排气背压损失；

步骤6，计算渐缩式温差发电系统的净输出功率P_net；

步骤7，比较净输出功率和的大小，若则继续增大扩张比m，重复以上步骤，直到△P_net0。

2.根据权利要求1所述的汽车尾气温差发电器的热交换腔室的结构设计方法，其特征在于：所述步骤1具体如下：

扩张腔底板的导热热阻为：

式中，δ_h2为与下陶瓷板相接触的扩张腔厚度，λ_h2为换热器底板的热导率，A_h2为扩张腔底板的横截面积；

散热器底板的导热热阻为：

式中，δ_c2为与上陶瓷板相接触的散热器底板的厚度，λ_c2为散热器底板的热导率，A_c2为散热器底板的横截面积；

陶瓷板的导热热阻为：

式中，δ_ce为陶瓷板的厚度，λ_ce为陶瓷板的热导率，A_ce为陶瓷板的横截面积；

PN结的导热热阻为：

式中，δ_PN为P型或N型半导体的厚度，N为PN结的对数，λ_P为P型半导体的热导率，λ_N为N型半导体的热导率，A_PN为单个P型或N型半导体的横截面积。

3.根据权利要求2所述的汽车尾气温差发电器的热交换腔室的结构设计方法，其特征在于：所述步骤2具体如下：

计算空气对扩张腔表面的对流换热系数以及冷却水对散热器表面的对流换热系数：

根据Gnielinski经验公式，努赛尔系数表达式为：

f＝(1.82lgRe-1.64)^-2，其中Re为雷诺数；

雷诺数其中ρ为空气或水的密度，ν为空气或水的流速，D为水力直径，μ为空气或水的动力粘度；

扩展腔中的湿周为2(b+H)，水力直径其中b为扩展腔宽度，H为扩张腔高度；

普朗特数其中μ为空气或水的动力粘度，c为空气或水的比热容，λ为空气或水的热导率；

空气或水的流速其中为空气或水的质量流量，ρ为空气或水的密度，A为空气或水的过流断面面积；

空气对换热器表面的对流换热系数或冷却水对散热器表面的对流换热系数为其中Nu为努赛尔数，D为水力直径，λ为空气或水的热导率；

联立以上，可得空气对扩张腔表面的对流换热系数h_a与扩张比m之间的关系：

。