Спроектирован и изготовлен макет термоэлектрического генератора (ТЭГ) электрической мощностью 500 Вт для утилизации тепла выхлопных газов ДВС

20 июня 2016 года

В рамках выполнения работ по соглашению о субсидии Минобрнауки от 23.09.2014 № 14.577.21.0113 был спроектирован и изготовлен макет термоэлектрического генератора (ТЭГ) электрической мощностью около 500 Вт для утилизации тепла выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания.

Макет

В качестве термоэлектрических преобразователей применены среднетемпературные термоэлектрические батареи с сегментными ветвями p-типа и однородными ветвями n-типа. В отличии от серийно выпускаемых батарей, конструкция которых предусматривает герметичный чехол и работу термоэлектрических элементов в среде защитного газа, в макете применены батареи без чехла с использованием защитных эмалей и керамических пластин в качестве изоляторов-теплопроводов.

Макет Макет

Проведены испытания макета генератора на моторном стенде на основе двигателя ВАЗ 21126 (Лада Калина, Гранта). Стенд позволяет проводит испытания в различных условиях нагружения ДВС. Система датчиков позволяет контролировать параметры работы ДВС, а также параметры работы макета ТЭГ: температуру, поток и давление выхлопных газов, температуру в разных точках ТЭГ, температуру и поток охлаждающей жидкости, электрические параметры как генератора в целом, так и отдельных батарей.

Макет  Макет

В ходе испытаний температура выхлопных газов на входе в ТЭГ достигала 825 °С и при прохождении через горячий теплообменник ТЭГ снижалась до 680 °С. Измерения показали, что тепловой поток выхлопных газов составил около 76 кВт, в системе охлаждения ТЭГ было отведено около 12 кВт тепла. Таким образом ТЭГ позволил отобрать более 15 % энергии выхлопных газов.

При этом было выработано около 450 Вт электрической энергии с параметрами, соответствующими электрическим параметрам бортовой сети легковых автомобилей. Таким образом, получено КПД 4 % для термоэлектрического генератора, как системы в целом, что является хорошим показателем, учитывая большое количество различных потерь, на всех этапах преобразования тепловой энергии, сбора энергии со всех термоэлектрических батарей и согласования с параметрами электрической бортовой сети.

НОЦ ФМН - совместный технологический центр МГТУ им. Н.Э. Баумана и ФГУП «ВНИИА», который поддерживает и обеспечивает реализацию передовых практических исследований в области элементной базы на новых физических принципах, нанофотоники и оптики, биоаналитических платформ типа «лаборатория на чипе», систем рекуперации энергии на базе МЭМС и тонкопленочных технологий. Исследования в центре выполняются с использованием комплексов оборудования, объединенных в единый технологический кластер, а также на оборудовании, приобретаемом в рамках динамично развивающегося промышленного консорциума.

МГТУ им. Н.Э.Баумана - один из крупнейших государственных технических университетов и научных центров России и Европы. Обучение в МГТУ им. Н.Э. Баумана ведется на 19 факультетах дневного отделения. Существует 2 филиала МГТУ в Калуге и Дмитрове, а так же техникум. Основными структурными подразделениями университета являются научно-учебные комплексы, имеющие в своем составе факультет и научно-исследовательский институт.

Все новости