CN103036483B - 基于多流道的工业余热环形温差发电器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于多流道的工业余热环形温差发电器。包括一个高温端热交换器，n个低温端热交换器，数目相等的多个P型和N型热电臂，多个导流片，2n个输出电极，n个绝热上端盖，n个绝热下端盖，绝热填充材料，n个数目相等的进水管和排水管，n个扇形热流通道和1个正n边形热流通道，4n个热交换面，以上所述的n数目均相等。本发明的提供的环形温差发电器，能利用工业生产中的废气、废水等流体的余热进行发电；多个热流通道能增大流体流动的截面积，降低流动过程中的阻力；多个热交换面能提高余热利用效率。

Description

基于多流道的工业余热环形温差发电器

技术领域

本发明涉及一种温差发电器，尤其是涉及一种基于多流道的工业余热环形温差发电器。

背景技术

当前全世界都提倡节能减排，因为能源形势十分严峻，主要表现为需求增长快，供给、储备紧张，使用效率低下，浪费、污染严重。我国能源利用效率和能源形势更是不容乐观，为缓解我国能源、资源与经济社会发展的矛盾，响应国家建设环境友好型和资源节约型社会的目标，必须显著提高能源、资源利用效率，大力发展循环经济。工业余热资源普遍存在，特别在钢铁、化工、石油、建材、轻工和食品等行业的生产过程中，都存在丰富的余热资源，所以充分利用余热资源是节能的主要内容之一，余热利用的潜力很大，在当前节约能源中占重要地位。余热资源按其来源不同可划分为六类：高温烟气的余热，高温产品和炉渣的余热，冷却介质的余热，可燃废气、废液和废料的余热，废汽、废水余热，化学反应余热。余热回收方式各种各样，但总体分为热回收（直接利用热能）和动力回收（转变为动力或电力再用）两大类。

温差发电技术是利用热电转换材料直接将热能转化为电能，和其它的能量转换方式相比，具有清洁，无噪音污染和有害物质排放，高效，寿命长，坚固，可靠性高，稳定等一系列优点。已在航空和军事等一些特殊领域发挥了无可替代的作用。随着半导体技术的发展和更新，以半导体和半导体化合物为主要转换材料的温差发电技术正逐步向工业化和民用化的方向发展。但是目前国内外温差发电的研究存在一些不足，首先主要的研究工作都集中在新型热电材料的开发上，对温差发电器的设计研究相对前者较少；其次现有的温差发电器热流通道较少，通道截面积较小，流阻较大，影响流体的流动，少数热流通道面积较大的温差发电器热端接触面积不够大，这样对热量没有进行最高效的利用。因此设计出一种基于多流道的工业余热环形温差发电器具有非常现实的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于多流道的工业余热环形温差发电器，能利用工业生产中的废气、废水等流体的余热进行发电；多个热流通道能增大流体流动的截面积，降低了流动过程中的阻力，；多个热交换面能提高余热利用效率。

本发明采用的技术方案：

本发明包括一个高温端热交换器，n个低温端热交换器，数目相等的多个P型热电臂和N型热电臂，多个导流片，2n个输出电极，n个绝热上端盖，n个绝热下端盖，绝热填充材料，n个数目相等的进水管和排水管；

高温端热交换器包括：内部的正n边环形柱体，外部的圆环形柱体，连接内部的正n边环形柱体和外部的圆环形柱体的2n个辐射状的平板；热流能从正n边环形柱体内侧的正n边环形通道，正n边环形柱体外侧、圆环形柱体内侧和2n个辐射状的平板三者构成的n个扇形热流通道流过；

每个低温端热交换器位于正n边环形柱体的一条边、圆环形柱体内侧和相邻的2个平行的平板三者构成的空间中，每个低温端热交换器有4个冷交换面，每个低温端热交换器内部均有4个冷却水通道，4个冷却水通道两端分别与进水管和排水管相连；数目相等的多个P型热电臂和N型热电臂用导流片阵列型串联成两列成一组，每组分别嵌入在低温端热交换器和高温端热交换器之间，构成一个温差发电器模块，每个温差发电器模块均有两个输出电极，分别位于各自温差发电器模块上侧；每对P型热电臂和N型热电臂中间，用绝热填充材料填充；以上所述的n数目均相等。

所述每个温差发电器模块的上、下端用绝热上端盖和绝热下端盖与高温端热交换器构成每个温差发电模块的壳体，输出电极和进水管均伸出绝热上端盖外侧，排水管均伸出绝热下端盖外侧；热电臂阵列与壳体之间用绝热填充材料填充；将n个温差发电模块的输出电极串联或并联连接使用。

所述每个低温端热交换器均有4个冷交换面；所述高温端热交换器有4n个热交换面。

本发明具有的有益效果：

1.该温差发电器能利用工业生产中的废气、废水等流体的余热进行发电。

2.该温差发电器具有多个热流通道，增大流体流动的截面积，降低了热流阻力。

3.该温差发电器具有多个热交换面，提高了余热利用效率。

附图说明

图1是本发明的正面整体结构图。

图2是本发明的反面整体结构图。

图3是本发明的内部结构俯视图。

图4是本发明的高温端热交换器结构图。

图5是本发明的温差发电模块图。

图中：1.高温端热交换器，2.低温端热交换器，3.扇形热流通道，4.正n边形热流通道，5.P型热电臂，6.N型热电臂，7.导流片，8.绝热填充材料，9.冷却水通道，10.进水管，11.排水管，12.绝热上端盖，13，绝热下端盖，14.输出电极，15.圆环形柱体，16.平板，17.正n边环形柱体。

具体实施方式

以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步说明。

如图1～图5所示，本发明包括一个高温端热交换器1，n个低温端热交换器2，数目相等的多个P型热电臂5和N型热电臂6，多个导流片7，2n个输出电极14，n个绝热上端盖12，n个绝热下端盖13，绝热填充材料8，n个数目相等的进水管10和排水管11。

高温端热交换器1包括：内部的正n边环形柱体17，外部的圆环形柱体15，连接内部的正n边环形柱体17和外部的圆环形柱体15的2n个辐射状的平板16；热流能从正n边环形柱体17内侧的正n边环形通道4，正n边环形柱体17外侧、圆环形柱体15内侧和2n个辐射状的平板16三者构成的n个扇形热流通道3流过。

每个低温端热交换器2位于正n边环形柱体17的一条边、圆环形柱体15内侧和相邻的2个平行的平板16三者构成的空间中，每个低温端热交换器2有4个冷交换面，每个低温端热交换器2内部均有4个冷却水通道9，4个冷却水通道9两端分别与进水管10和排水管11相连；数目相等的多个P型热电臂5和N型热电臂6用导流片7阵列型串联成两列成一组，每组分别嵌入在低温端热交换器2和高温端热交换器1之间，构成一个温差发电器模块，每个温差发电器模块均有两个输出电极14，分别位于各自温差发电器模块上侧；每对P型热电臂5和N型热电臂6中间，用绝热填充材料8填充；以上所述的n数目均相等。

所述每个温差发电器模块的上、下端用绝热上端盖12和绝热下端盖13与高温端热交换器1构成每个温差发电模块的壳体，输出电极14和进水管10均伸出绝热上端盖12外侧，排水管11均伸出绝热下端盖13外侧；热电臂阵列与壳体之间用绝热填充材料8填充；将n个温差发电模块的输出电极14串联或并联连接使用。

所述每个低温端热交换器（2）均有4个冷交换面；所述高温端热交换器（1）有4n个热交换面。

本发明的具体实施过程如下（针对n=6的情形）：

如图5所示，数目相等的多个P型热电臂5和N型热电臂6使用导流片7阵列型串联成两列成一组，每组分别嵌入安装在4个冷交换面上，每对P型热电臂5和N型热电臂6中间，用绝热填充材料8填充，绝热填充材料8选用泡沫塑料；

如图3所示，将6个如图5所示的结构嵌入式安装在如图4所示的高温端热交换器1中，高温端热交换器1包括三部分：第一部分是内部的正六边环形柱体17，第二部分是外部的圆环形柱体15，第三部分是连接内、外部环形的12个辐射状的平板16，热流从正六边环形柱体内侧正六边环形通道4，正六边环形柱体17外侧、圆环形柱体15内侧和12个辐射状平板16三者构成的6个扇形热流通道3流过；热电臂阵列与高温端热交换器1之间的空白用绝热填充材料8填充，绝热填充材料8选用泡沫塑料。

如图1和图2所示，在每个温差发电模块的上、下侧分别安装绝热上端盖12和绝热下端盖13，与高温端热交换器1构成每个温差发电模块的壳体，安装时保证输出电极14伸出绝热上端盖外侧，再分别将6个进水管10和6个排水管11 连接在冷却水通道9上，保证每个进水管10伸出绝热上端盖12外侧，每个排水管11伸出绝热下端盖13外侧；最后将整个温差发电器安装在工业上的热流通道的内侧使用，根据需求将6个温差发电模块的输出电极14串联或并联连接，该温差发电器共有6个扇形热流通道和1个正六边环形柱体热流通道，共有24个热交换面。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于多流道的工业余热环形温差发电器，其特征在于：包括一个高温端热交换器（1），n个低温端热交换器（2），数目相等的多个P型热电臂（5）和N型热电臂（6），多个导流片（7），2n个输出电极（14），n个绝热上端盖（12），n个绝热下端盖（13），绝热填充材料（8），n个数目相等的进水管（10）和排水管（11）；

高温端热交换器（1）包括：内部的正n边环形柱体（17），外部的圆环形柱体（15），连接内部的正n边环形柱体（17）和外部的圆环形柱体（15）的2n个辐射状的平板（16）；热流能从正n边环形柱体（17）内侧的正n边环形通道（4）；以及正n边环形柱体（17）外侧、圆环形柱体（15）内侧和2n个辐射状的平板（16）三者构成的n个扇形热流通道（3）流过；

每个低温端热交换器（2）位于正n边环形柱体（17）的一条边、圆环形柱体（15）内侧和相邻的2个平行的平板（16）三者构成的空间中，每个低温端热交换器（2）有4个冷交换面，每个低温端热交换器（2）内部均有4个冷却水通道（9），4个冷却水通道（9）两端分别与进水管（10）和排水管（11）相连；数目相等的多个P型热电臂（5）和N型热电臂（6）用导流片（7）阵列型串联成两列成一组，每组分别嵌入在低温端热交换器（2）和高温端热交换器（1）之间，构成一个温差发电器模块，每个温差发电器模块均有两个输出电极（14），分别位于各自温差发电器模块上侧；每对P型热电臂（5）和N型热电臂（6）中间，用绝热填充材料（8）填充；以上所述的n数目均相等。

2.根据权利要求1所述的一种基于多流道的工业余热环形温差发电器，其特征在于：所述每个温差发电器模块的绝热上端盖（12）和绝热下端盖（13）与高温端热交换器（1）构成每个温差发电模块的壳体，输出电极（14）和进水管（10）均伸出绝热上端盖（12）外侧，排水管（11）均伸出绝热下端盖（13）外侧；热电臂阵列与壳体之间用绝热填充材料（8）填充；将n个温差发电模块的输出电极（14）串联或并联连接使用。

3.根据权利要求1所述的一种基于多流道的工业余热环形温差发电器，其特征在于：所述高温端热交换器（1）有4n个热交换面。