Спроектирован и изготовлен макет термоэлектрического генератора (ТЭГ) электрической мощностью 1000 Вт для утилизации тепла выхлопных газов ДВС

20 декабря 2016 года

В целях обеспечения выполнения требований технического задания по результатам НИР «Разработка экспериментального образца источника электрического питания с непосредственным преобразованием теплоты для транспортных систем различного назначения на базе высокоэффективных термогенераторных батарей, работающих в широком диапазоне температур» спроектирован и изготовлен макет ТЭГ для утилизации тепла выхлопных газов автомобильных двигателей внутреннего (ДВС) сгорания мощностью не менее 1 кВт.

0_макет ТЭГ-1000_2.jpg

Конструктивно ТЭГ представляет собой горячий теплообменник, встраиваемый в систему отвода выхлопных газов ДВС с закрепленными термоэлектрическими батареями и системой отвода тепла с холодной стороны батарей. Горячий теплообменник выполнен из стали в виде шестигранной трубы с внутренним вытеснителем и дополнительными ребрами, для интенсификации теплообмена выхлопных газов и теплообменником.

0_макет ТЭГ-1000_3.jpg 0_макет ТЭГ-1000_4.jpg

Поверхности крепления термоэлектрических батарей отполированы для минимизации тепловых сопротивлений между теплообменником и батареей. Система охлаждения выполнена в виде индивидуальных теплообменников для каждой батареи, объединённых единым водяным контуром охлаждения.

0_макет ТЭГ-1000_5.jpg

Испытания макета ТЭГ проводились на моторном стенде на основе V-образного шестицилиндрового двигателч Nissan VQ35HR рабочим объемом 3,5 л и максимальной мощностью 232 кВт.

0_макет ТЭГ-1000_6.jpg

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

В ходе испытаний макета температура выхлопных газов на входе в ТЭГ достигала 900°С и при прохождении через горячий теплообменник ТЭГ снижалась до 690°С. Измерения показали, что тепловой поток выхлопных газов составил около 125 кВт, в системе охлаждения ТЭГ было отведено около 25 кВт тепла. Таким образом, ТЭГ позволил отобрать более 20 % энергии выхлопных газов.

0_макет ТЭГ-1000_7.jpg

Электрическая мощность, вырабатываемая ТЭГ, достигла 1078 Вт, что удовлетворяет требования технического задания на работу. Достигнутые показатели по вырабатываемой мощности позволяют говорить о полной замене традиционных электрических генераторах, отбирающих механическую энергию ДВС, на термоэлектрические генераторы. Однако для внедрения в серийных автомобилях требуется проведение конструкторской и технологической оптимизации, включая реинжиниринг всей системы отвода выхлопных газов (выпускной коллектор – каталитический нейтрализатор – глушитель – резонатор). Так, оптимальным видится совмещение в одном корпусе ТЭГ и нейтрализатора или ТЭГ и глушителя. Кроме того, требуются испытания на надёжность ТЭГ, включая надёжность батарей, подсистем теплообмена и подсистемы электрической коммутации и согласования.

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
В НОЦ ФМН созданы сверхпроводниковые кубиты-трансмоны мирового  уровня с временем когерентности в 50 микросекунд
В НОЦ ФМНС созданы сверхпроводниковые кубиты‑трансмоны мирового уровня с временем когерентности в 50 микросекунд
Инженеры и ученые МГТУ им. Н.Э. Баумана и ФГУП «ВНИИА» ГК «Росатом» на базе совместного НОЦ «Функциональные Микро/Наносистемы» (НОЦ ФМН), в кооперации с учеными ИФТТ РАН, МИСиС, МФТИ, РКЦ и НГТУ, разработали технологию создания сверхпроводниковых кубитов со «временем жизни» на уровне 50 микросекунд. Полученные результаты не уступают параметрам квантовых процессоров лучших мировых аналогов от IBM, Google, Intel. Это важнейший шаг на пути к созданию российского универсального квантового компьютера. Ключевые игроки зарождающегося рынка квантовых вычислений выбрали в качестве технологической платформы именно сверхпроводниковые кубиты.
Визит делегации концерна Carl Zeiss и холдинга ОПТЭК
Визит делегации концерна Carl Zeiss и холдинга ОПТЭК
3 ноября прошла встреча с руководством концерна Carl Zeiss и холдинга ОПТЭК. В составе делегации - T. Spitzepfeil – член совета правления концерна, U. Hoffmann – член совета правления концерна, M. Hubensack – президент Zeiss Meditec, J. Novoa – руководитель развития сети региональных партнеров Carl Zeiss Microscopy, G. Bauhammer – менеджер по развитию бизнеса Carl Zeiss Microscopy в РФ, О. Середкина – генеральный директор ООО «ОПТЭК», М. Игельник – управляющий холдинга OPTEC Group, Николас фон Корфф – финансовый директор холдинга OPTEC Group, В. Власенко – директор департамента научного и промышленного материаловедения ООО ОПТЭК, А. Ульяненков – директор департамента междисциплинарных проектов.
Отмечаем год эффективного сотрудничества компании «Маппер» и НОЦ ФМН
Отмечаем год эффективного сотрудничества с компанией «Маппер»
Сложившееся взаимодействие является взаимным – за прошедший год эффективного сотрудничества организации неоднократно «обменялись» заказами на изготовление уникальных изделий и технологических операций...
Modeling of Thermoelectric Generator Power Characteristics for Motorcycle-Type Engines Опубликована работа
Опубликована наша новая статья в журнале "Journal of Electronic Materials"
Modeling of Thermoelectric Generator Power Characteristics for Motorcycle-Type Engines В статье представлена модель для расчёта эксплуатационных характеристик термоэлектрических генераторов для малокубатурных двигателей внутреннего сгорания транспортных средств (например, мотоцикл, квадроцикл или снегоход). Их применение отрывает возможности для получения дополнительной электроэнергии путем утилизации тепловой мощности выхлопных газов. Установка ТЭГ на выхлопной трубе существенно проще, чем замена штатного электро-механического генератора из-за весьма плотной копоновки двс мотоциклетного типа. Разработанная модель позволяет определить основные эксплуатационные характеристики ТЭГ (электрическую мощность, КПД, и массу) при различных вариантах использования. Расчёты выполнены для нескольких компоновок ТЭГ, предложенных для ДВС Yamaha WR450F.
Численное моделирование процессов тепломассопереноса в микрофлюидном тепловом датчике потока Опубликована работа
Опубликована наша новая статья в журнале "Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана"
Численное моделирование процессов тепломассопереноса в микрофлюидном тепловом датчике потока ВЕСТНИК МОСКОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА ИМ. Н.Э. БАУМАНА СЕРИЯ: ПРИБОРОСТРОЕНИЕ #5(116)/2017