一種基於溫差發電的液化天然氣汽車冷能回收系統的製作方法

2023-06-09 02:48:26 2

專利名稱：一種基於溫差發電的液化天然氣汽車冷能回收系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及液化天然氣汽車技術領域，具體涉及一種基於溫差發電的液化天然氣 汽車冷能回收系統。
背景技術：
溫差發電是利用某些半導體材料的塞貝克效應將熱能轉化為電能，具體表現為在 半導體材料的冷端和熱端存在溫差時，兩端就會建立電勢差，若再構成迴路，就有電流產 生，此時半導體材料的作用相當於直流電源，基於這樣的原理，可以用半導體材料構成溫差 發電器，對給定的電路，溫差發電器的發電效率定義為輸出到負載上的電能與熱端吸熱量 之比，理論上，發電效率只與溫差發電器兩端的溫差及半導體材料本身的性質有關，其他條 件給定時，溫差越大，發電效率越高，而且對同樣大小溫差，越處於低溫區，發電效率越高。 溫差發電器具有結構簡單、壽命長、無噪聲、無運動件等優點，所以在空間探索、醫用、低品 位熱能利用等很多領域得到應用。傳統的燃油汽車會造成嚴重的空氣汙染，為了保護環境及減小對石油的依賴程 度，世界上許多國家致力於發展燃氣汽車。我國正在積極推進液化天然氣汽車的發展，液化 天然氣汽車中的燃料液化天然氣儲存溫度為-ierc，經水浴加熱後成為常溫的天然氣，再 進入發動機燃燒，因為液化天然氣處於很低的溫度下，所以它擁有的冷卻能力是相當可觀 的，對於燃料液化天然氣蘊含的大量高品位冷能，目前尚未發展出成熟的回收利用技術，一 般都被白白浪費，造成經濟損失。

發明內容
為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在於提供一種基於溫差發電的液化 天然氣汽車冷能回收系統，利用大溫差下的半導體溫差發電來高效回收液化天然氣汽車中 的液化天然氣冷能，具有結構簡單、運行可靠、節能環保的優點。為達到上述目的，本發明採取的技術方案為一種基於溫差發電的液化天然氣汽車冷能回收系統，包括液化天然氣儲罐1，液化 天然氣儲罐1的底部出口通過控制閥2和溫差發電器3中的冷流體側換熱器4進口相連， 冷流體側換熱器4出口和液化天然氣汽車發動機5的燃料進口相連，液化天然氣汽車發動 機5的排氣管與催化反應器6相連，催化反應器6通過調節閥7的第一出口通向環境，調節 閥7的第二出口和溫差發電器3中的熱流體側換熱器8進口連接，然後再通過溫差發電器 3中的熱流體側換熱器8出口通向環境，系統的充電電路包括調壓電路9，調壓電路9與車 用發電機10、用電設備11和蓄電池12並聯，電流表13串聯在調壓電路與蓄電池12之間， 溫差發電器3引出的正負極與調壓電路9相連接，開關14和用電設備11串聯。所述的溫差發電器3包括兩個或兩個以上的半導體熱電堆15，每個半導體熱電堆 15都配置在冷流體側換熱器4和熱流體側換熱器8之間，並與換熱器壁面接觸。所述的半導體熱電堆15具有溫差電轉換功能。
所述的調壓電路9能夠將溫差發電器3波動的電壓值變換到給蓄電池12充電的
穩定值。本發明的工作原理為利用低溫液化天然氣和高溫發動機排氣之間的大溫差構建溫差發電器，不僅能回收液化天然氣的冷能，而且利用了液化天然氣在低溫下的冷火用，實 現了對液化天然氣冷能「質」的利用。由於本發明只需在原有液化天然氣汽車的基礎上對燃料汽化器和排氣管做部分 改造，不改變其他設備，不受汽車上震動、高溫等惡劣環境的影響，不影響汽車的動力性能 和其他性能，而且利用了液化天然氣汽車原有的充電電路，使用方便，因此具有結構簡單、 運行可靠、節能環保的優點。


圖1為本發明的結構示意圖。圖2為本發明的充電電路圖。圖3為本發明的溫差發電器3的剖示圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。參照圖1和圖2，一種基於溫差發電的液化天然氣汽車冷能回收系統，包括液化天 然氣儲罐1，液化天然氣儲罐1的底部出口通過控制閥2和溫差發電器3中的冷流體側換熱 器4進口相連，控制閥2可以開停液化天然氣供給和控制液化天然氣汽化量，間接影響溫差 發電器3的發電功率，冷流體側換熱器4出口和液化天然氣汽車發動機5的燃料進口相連， 液化天然氣汽車發動機5的排氣管與催化反應器6相連，催化反應器6通過調節閥7的第 一出口通向環境，調節閥7的第二出口和溫差發電器3中的熱流體側換熱器8進口連接，然 後再通過溫差發電器3中的熱流體側換熱器8出口通向環境，調節閥7能夠調節通過溫差 發電器3的發動機排氣的流量，以實現對液化天然氣汽化量及溫差發電器3發電功率的調 節，系統的充電電路包括調壓電路9，調壓電路9與車用發電機10、用電設備11和蓄電池12 並聯，電流表13串聯在調壓電路與蓄電池12之間，溫差發電器3引出的正負極與調壓電路 9相連接，開關14和用電設備11串聯。參照圖3，所述的溫差發電器3包括兩個或兩個以上的半導體熱電堆15，每個半導 體熱電堆15都配置在冷流體側換熱器4和熱流體側換熱器8之間，並與換熱器壁面接觸， 溫差發電器3整合了換熱器，具有液化天然氣汽化器的作用。所述的半導體熱電堆8具有溫差電轉換功能。所述的調壓電路9能夠將溫差發電器3波動的電壓穩定到給蓄電池12充電的穩定值。本發明的工作原理為利用低溫液化天然氣和高溫發動機排氣之間的大溫差構建 溫差發電器，不僅能回收液化天然氣的冷能，而且利用了液化天然氣在低溫下的冷火用，實 現了對液化天然氣冷能「質」的利用。低溫液化天然氣從液化天然氣儲罐1通過控制閥2 進入到溫差發電器3中的冷流體側換熱器4，進入溫差發電器3中的液化天然氣被汽化，同 時作為溫差發電器3的低溫冷源，氣態的天然氣從溫差發電器3導出後進入發動機5，發動機5的排氣進入催化反應器6，被催化淨化後，進入到調節閥7，通過調節閥7的排氣被分 成兩部分，一部分排氣進入到溫差發電器3中的熱流體側換熱器8，此部分排氣將溫差發電 器3另一側的液化天然氣汽化，同時作為溫差發電器3的高溫熱源，降溫後的排氣和另一部 分沒有降溫的排氣匯合後排到外界環境，排氣的熱量通過溫差發電器3時被轉化為電能輸 出，同時利用了液化天然氣的冷卻能力，也即回收了液化天然氣的冷能。
附圖中1為液化天然氣儲罐；2為控制閥；3為溫差發電器；4為冷流體側換熱器； 5為發動機；6為催化反應器；7為調節閥；8為熱流體側換熱器；9為調壓電路；10為車用發 電機；11為用電設備；12為蓄電池；13為電流表；14為開關；15為半導體熱電堆。
權利要求
一種基於溫差發電的液化天然氣汽車冷能回收系統，包括液化天然氣儲罐(1)，其特徵在於液化天然氣儲罐(1)的底部出口通過控制閥(2)和溫差發電器(3)中的冷流體側換熱器(4)進口相連，冷流體側換熱器(4)出口和液化天然氣汽車發動機(5)的燃料進口相連，液化天然氣汽車發動機(5)的排氣管與催化反應器(60相連，催化反應器(6)通過調節閥(7)的第一出口通向環境，調節閥(7)的第二出口和溫差發電器(3)中的熱流體側換熱器(8)進口連接，然後再通過溫差發電器(3)中的熱流體側換熱器(8)出口通向環境，系統的充電電路包括調壓電路(9)，調壓電路(9)與車用發電機(10)、用電設備(11)和蓄電池(12)並聯，電流表(13)串聯在調壓電路與蓄電池(12)之間，溫差發電器(3)引出的正負極與調壓電路(9)相連接，開關(14)和用電設備(11)串聯。
2.根據權利要求1所述的一種基於溫差發電的液化天然氣汽車冷能回收系統，其特徵 在於所述的溫差發電器(3)包括兩個或兩個以上的半導體熱電堆(15)，每個半導體熱電 堆(15)都配置在冷流體側換熱器(4)和熱流體側換熱器(8)之間，並與換熱器壁面接觸。
3.根據權利要求1所述的一種基於溫差發電的液化天然氣汽車冷能回收系統，其特徵 在於所述的半導體熱電堆(15)具有溫差電轉換功能。
4.根據權利要求1所述的一種基於溫差發電的液化天然氣汽車冷能回收系統，其特徵 在於所述的調壓電路(9)能夠將溫差發電器(3)波動的電壓值變換到給蓄電池(12)充電 的穩定值。
全文摘要
一種基於溫差發電的液化天然氣汽車冷能回收系統，包括天然氣儲罐，儲罐和冷流體側換熱器進口相連，冷流體側換熱器出口和天然氣汽車發動機的燃料進口相連，發動機的排氣管與催化反應器相連，催化反應器通過調節閥的第一出口通向環境，調節閥的第二出口和溫差發電器中的熱流體側換熱器進口連接，然後再通向環境，系統的充電電路包括調壓電路，調壓電路與車用發電機、用電設備和蓄電池並聯，溫差發電器引出的正負極與調壓電路相連接，本發明利用低溫液化天然氣和高溫發動機排氣之間的大溫差構建溫差發電器，不僅能回收液化天然氣的冷能，而且利用了液化天然氣在低溫下的冷火用，具有結構簡單、運行可靠、節能環保的優點。
文檔編號B60R16/02GK101825075SQ201010130009
公開日2010年9月8日 申請日期2010年3月22日 優先權日2010年3月22日
發明者厲彥忠, 譚宏博, 鄭江 申請人:西安交通大學