CN102377374A - 一种圆管管束式温差发电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种圆管管束式温差发电机，属于新能源技术的开发与利用领域。包括交叉布置的冷热管束、导热模块及半导体温差发电模块。其特征上述发电机具体组成如下：冷、热管束交叉排列，与热管相邻的上、下、左、右为冷管，与冷管相邻的上、下、左、右为热管；与冷热管外管壁相接的是导热模块，导热模块的一面是与圆管接触的圆弧面，另二面或三面是与半导体温差发电片接触的平面；相邻导热模块的平面之间放置半导体温差发电片。当管束中有冷热流体流过时，相邻的导热模块之间就形成温差，该温差驱动温差发电片发出直流电。本发明提供了一种利用蒸汽、烟气、工业废热、地热及太阳能等进行大规模发电的方法，既节能又环保。

Description

一种圆管管束式温差发电机

技术领域

本发明涉及一种热能发电装置，特别是一种圆管管束式半导体温差发电机。

背景技术

半导体温差发电可直接将热能转变为电能，即使在只有微小温差存在的情况下也能应用，是使用范围很广的绿色环保型能源，它无需化学反应，也无机械运动，因而具有无噪音、无污染、无磨损、重量轻、使用寿命长等特点，被广泛应用于工业余热、废热的回收利用、航天辅助电力系统中。

目前，利用塞贝克效应将温差直接转换为电能的方法很多，其中以半导体温差发电模块的技术最为成熟，可选择的半导体温差发电模块的品种也很多，用半导体温差发电模块制造的半导体发电机，只要存在温差及能发电，工作时无噪音、无污染，使用寿命长、免维护、低成本，是一种应用广泛及前景广阔的物理电源。

随着保护环境、节约能源的呼声越来越高，合理的利用蒸汽、太阳能、地热能、工业余热余能及各种温差能，并利用温差来进行大规模的发电可能是未来发展的大方向，人们对使用高效率的温差发点产品的需求也更加迫切。

发明内容

本发明的主要目的是提供了一种利用半导体温差发电模块进行大规模发电的装置，该装置可以利用蒸汽、太阳能、地热能及工业余热余能等温差来发电，其通用性较强，不局限于某一种温差能的利用。

本发明的具体实施方案是，提供一种圆管管束式温差发电机，其特征在于：

见附图1，将16跟圆管通过导热模块5固定在一起，形成4×4阵列，圆管的两端进行交叉连接，图1中的1-1、1-2分别为同一流道的热流体进、出口，2-1、2-1分别为同一流道的热流体进、出口，3-1、3-2分别为同一流道的冷流体进、出口，4-1、4-2分别为同一流道的冷流体进、出口。与冷热管道相连接的是导热模块5，导热模块与导热模块的平面之间放置的就是大量的半导体温差发电片6，各个温差发电片通过串联或并联后输出，外接用电器或调压器。导热模块与圆管和温差发电片的接触面涂有增加导热的导热硅胶，温差发电片与温差发电片之间填充绝热材料，每四个导热模块的顶角处8填充绝热材料，端口的圆管通过连接管9交叉连接，整个装置的最外层为保温层7。当圆管的管束中通以冷、热流体时，每根热管的上、下、左、右管中为冷流体，每根冷管的上、下、左、右管中为热流体，在相邻的导热模块间形成温差，该温差即驱动导热模块间的温差发电片发出直流电。

见附图2，为圆管管束式温差发电机的剖面图，具体为附图1(a)的俯视剖面图。

见附图3，为附图2中导热模块5的立体图，附图3中圆弧面1与冷热流体管的外管壁紧密结合，以充分的传递热量，平面2、3、4与温差发电片紧密结合，导热模块的材料为传热性能优良的金属或热超导体。

见附图4，为附图2中导热模块6的立体图，附图4中圆弧面1与冷热流体管的外管壁紧密结合，以充分的传递热量，平面2、3与温差发电片紧密结合，导热模块的材料为传热性能优良的金属或热超导体。

见附图5，为附图1、2中流体管与导热模块一体拉伸成型图。

附图说明

图1为本发明一种圆管管束式温差发电机的主视图和俯视图：

图1(a)为立体图，图1(b)为俯视图，1-1——热流体进口、1-2——热流体出口、2-1——热流体进口、2-2——热流体出口、3-1——冷流体进口、3-2——冷流体出口、4-1——冷流体进口、4-2——冷流体出口、5——导热模块、6——半导体温差发电片、7——保温层、8——绝热材料、9——连接管

图2为本发明一种圆管管束式温差发电机的剖面图，具体为图1(a)的俯视剖面图：

1——保温层、2——热流管、3——冷流管、4——半导体温差发电片、5——导热模块、6——导热模块

图3为本发明一种圆管管束式温差发电机的导热模块立体图，具体为图2中5的立体图：

1——圆弧面、2——平面、3——平面、4——平面

图4为本发明一种圆管管束式温差发电机的导热模块立体图，具体为图2中6的立体图：

1——圆弧面、2——平面、3——平面

图5为本发明一种圆管管束式温差发电机的管道与导热模块一体拉伸成型示意图。

本发明的圆管管束式温差发电机具有如下优点：

结构简单紧凑，安全性能可靠，电转换效率高，可以移动使用，也可以固定安装，安装使用方便，与传统的火力、水力发电相比较，具有工作时无噪音、无污染，使用寿命长、免维护、低成本、不用附加其它能源，只要有温差存在即可发电，是一种应用广泛及前景广阔的物理电源。尤其在太阳能、地热能、工业余热等的热发电利用上有突出的应用空间。

具体实施例

下面结合附图1、2、3、4、5和实例对本发明作进一步的详细说明：

实施例1：见附图1(b)的管束为4×4陈列，冷热圆管为外径φ42的无缝钢管，与导热模块接触导热部分长400mm。附图3导热模块的尺寸为30mm×60mm×200mm，圆弧面的直径为φ42，个数为52个，附图4导热模块的尺寸为30mm×30mm×200mm，圆弧面的直径为φ42，个数为16个。可放置温差发电片的空间有横3排，每排4个，共12个，竖3列，每列4个，共12个，横竖空间总共24个，每个平面的长度为400mm，需尺寸为40mm×40mm×4mm的温差发电片共240个，分成24组，每组10个，每组的10个温差发电片采用串联连接，然后24组并联连接，并标明正负极后输出，当管中分别通入冷热流体时，导热模块的平面之间就形成温差，该温差即驱动温差发电片发出直流电，可逆变成220V的电源使用，也可直接供负载使用或给蓄电池充电。

实施例2：见附图1(b)的管束为4×4陈列，冷热流体管和导热模块一体拉伸成型，见附图5，中间圆管的内径为42mm，四个平面的尺寸为400mm×60mm，端头通过带有法兰的弯头进行连接。可放置温差发电片的空间有横3排，每排4个，共12个，竖3列，每列4个，共12个，横竖空间总共24个，每个平面的长度为400mm，需尺寸为40mm×40mm×4mm的温差发电片共240个，分成24组，每组10个，每组的10个温差发电片采用串联连接，然后24组并联连接，并标明正负极后输出，当管中分别通入冷热流体时，导热模块的平面之间就形成温差，该温差即驱动温差发电片发出直流电，可逆变成220V的电源使用，也可直接供负载使用或给蓄电池充电。

Claims (10)

1.一种圆管管束式温差发电机，其特征是交叉布置的冷热管束、导热模块及半导体温差发电片。所述装置具体组成如下：冷、热管束交叉排列，与热管相邻的上、下、左、右为冷管，与冷管相邻的上、下、左、右为热管；与冷热管外管壁相接触的是导热模块，所述导热模块的一面是与圆管接触的圆弧面，另二面或三面是与半导体温差发电片接触的平面；相邻导热模块的平面之间放置大量的半导体温差发电片，当管束中有冷热流体流过时，相邻的导热模块之间就形成温差，该温差驱动温差发电片发出直流电。

2.根据权利要求1所述的圆管管束式温差发电机，其特征在于所述冷热管束的组合可以是M×N的组合，其中M为大于等于2的偶数(2、4、6、8……)，N为大于等2的自然数(2、3、4、5……)，管束的长度可以根据设计安装和加工要求来确定。

3.根据权利要求1所述的圆管管束式温差发电机，其特征在于附图2中所述导热模块5的一面是与圆管接触的圆弧面，另三面是与半导体温差发电模块接触的平面，附图2中所述导热模块6的一面是与圆管接触的圆弧面，另二面是与半导体温差发电模块接触的平面，主要作用就是进行导热，形成温差。

4.根据权利要求1所述的圆管管束式温差发电机，其特征在于附图1和附图2中所述冷热流体管和导热模块可以一体拉伸成型为附图5内圆外方的管道，冷热流体从中间的圆形通道流过，外壁是四个平面。

5.根据权利要求1、2或4所述的圆管管束式温差发电机，其特征在于所述冷热管束内的流体，热流体可以是蒸汽、烟气、地热水、热油及工业余热、废热等，冷流体可以是空气、冷水、冷油等。

6.根据权利要求1或2所述的圆管管束式温差发电机，其特征在于所述冷热管束为金属材料，选用圆管管径可根据设计或温差发电片的尺寸来决定。

7.根据权利要求1或3或4所述的圆管管束式温差发电机，其特征在于附图2中所述导热模块5、6为导热率高的金属或热超导体材料，其尺寸可根据设计或圆管的管径来决定，附图5内圆外方管道为导热率高的金属或热超导体材料，其尺寸可根据设计和中间圆管的内径来决定。

8.根据权利要求1所述的圆管管束式温差发电机，其特征在于管道之间用带法兰的弯头进行安装连接。

9.根据权利要求1所述的圆管管束式温差发电机，其特征在于所述圆管管束式温差发电机的工作温度范围为温差发电片所允许的温度范围内。

10.根据权利要求1所述的圆管管束式温差发电机，其特征在于所述圆管管束式温差发电机可单台或多台并串并联使用，发出的电能，可直接连接负载运行，也可给蓄电池充电或逆变为220V的电源供电网使用。

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