CN202004695U - 相变换热器温差发电装置 - Google Patents

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张健
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Abstract

相变换热器温差发电装置属节能技术领域，本实用新型中相变换热器的外圆弧面和翅片散热器的内圆弧面之间置有串联或串并联方式连接的半导体温差发电片，半导体温差发电片的低温面和高温面上涂有高导热硅胶，保温材料填充于相变换热器和翅片散热器之间的其他缝隙中，相变储能材料密封于相变换热器的相变储能材料盛装腔中，翅片散热器中的翅片散热器I和翅片散热器II经连接件连接；本实用新型利用高温废气与外界之间的温度差，通过相变储能和温差发电技术，将废气能量充分利用起来，并将之转化为电能，本实用新型余热利用率和发电效率高、结构简单、安装方便，可广泛用于锅炉废气、汽车高温尾气等余热的回收利用。

Description

相变换热器温差发电装置
技术领域
本实用新型属节能技术领域，具体涉及一种相变换热器温差发电装置。
背景技术
温差半导体是一种利用半导体材料的Petier效应和SeebeCk效应，通过对PN型半导体材料两端通电来吸热放热，或者在PN型半导体材料两端提供温差来发电的技术而制成的一种半导体器件，它无需化学反应且无机械移动部分，因而具有重量轻、无噪声、无污染以及启动快，能精确控温和利用各种热源来发电等特点，被广泛地应用于各个领域。随着能源的短缺和人们环境保护意识的不断提高，特别是全球气候变暖问题，温差半导体材料以其各种优点越来越受人们的关注。但是由于温差半导体材料受到热电材料发展的限制，发电效率很低，目前主要靠改良发电装置的结构来提高温差发电效率。
发明内容
为解决现有技术的不足问题，本实用新型提出一种相变换热器温差发电装置，旨在最大程度地利用高温废气余热，并将之转化为电能，以达到节能环保的目的。
本实用新型的技术方案(结合附图)介绍如下：
本实用新型由相变换热器1、半导体温差发电片2、翅片散热器3、连接件4、保温材料5和相变储能材料6组成；其中相变换热器1的外圆弧面和翅片散热器3的内圆弧面之间置有串联或串并联方式连接的半导体温差发电片2，半导体温差发电片2与相变换热器1的外圆弧面接触的面为高温面，半导体温差发电片2与翅片散热器3的内圆弧面接触的面为低温面；半导体温差发电片2的低温面和高温面上涂有高导热硅胶，可使相变换热器1、半导体温差发电片2和翅片散热器3三者之间接触更紧密并提高传热能力。
相变换热器1由高温废气通道7、导热翅片8、相变储能材料盛装腔9、肋板10、外环11和内环12组成，其中导热翅片8设置于内环12的内圆弧面上，内环12形成的空间为高温废气通道7；内环12和外环11通过肋板10连接，内环12、外环11和肋板10所形成的空间为相变储能材料盛装腔9。
翅片散热器3由翅片散热器I和翅片散热器II组成，翅片散热器I和翅片散热器II对称设置，且均呈半圆环状，散热翅片13设置于半圆环14的外圆弧面上，带孔15的连接板16设置于半圆环14的两端，翅片散热器3中的翅片散热器I和翅片散热器II经连接件4连接；翅片散热器3的内圆弧面通过高导热硅胶与半导体温差发电片2的低温面充分接触，散热翅片13与外界冷空气强烈对流换热，有效降低半导体温差发电片2低温面温度。
保温材料5填充于相变换热器1和翅片散热器3之间的其他缝隙中，可使半导体温差发电片2与相变换热器1的外圆弧面接触的高温面的能量，更少地散发到空气中。
相变储能材料6密封于相变换热器1的相变储能材料盛装腔9中。
本实用新型利用高温废气与外界之间的温度差，通过相变储能和温差发电技术将废气热能转化为电能。本实用新型余热利用率和发电效率高、结构简单、安装方便，可广泛运用于锅炉废气、汽车高温尾气等余热的回收利用。
附图说明
图1为相变换热器温差发电装置轴测图。
图2为相变换热器温差发电装置横截面示意图。
图3为相变换热器结构示意图。
图4为1/2翅片散热器结构示意图。
其中：1.相变换热器 2.半导体温差发电片 3.翅片散热器 4.连接件 5.保温材料6.相变储能材料 7.高温废气通道 8.导热翅片 9.相变储能材料盛装腔 10.肋板 11.外环 12.内环 13.散热翅片 14.半圆环 15.孔 16.连接板。
具体实施方式
结合附图对本实用新型的实施方式作如下描述：
如图1和图2所示，本实用新型由相变换热器1、半导体温差发电片2、翅片散热器3、连接件4、保温材料5和相变储能材料6组成，其中相变换热器1的外圆弧面和翅片散热器3的内圆弧面之间，置有串联或串并联方式连接的半导体温差发电片2，半导体温差发电片2与相变换热器1的外圆弧面接触的面为高温面，半导体温差发电片2与翅片散热器3的内圆弧面接触的面为低温面，半导体温差发电片2的低温面和高温面上涂有高导热硅胶，涂高导热硅胶可使相变换热器1、半导体温差发电片2和翅片散热器3三者之间具有高的导热性；翅片散热器3中的翅片散热器I和翅片散热器II经连接件4连接。
保温材料5填充于相变换热器1和翅片散热器3之间的其他缝隙中；相变储能材料6密封于相变换热器1的相变储能材料盛装腔9中。
如图3所示，相变换热器1由高温废气通道7、导热翅片8、相变储能材料盛装腔9、肋板10、外环11和内环12组成，其中导热翅片8设置于内环12的内圆弧面上，内环12形成的空间为高温废气通道7；内环12和外环11通过肋板10连接，内环12、外环11和肋板10所形成的空间为相变储能材料盛装腔9。
如图4所示，翅片散热器3由翅片散热器I和翅片散热器II组成；对称设置的翅片散热器I和翅片散热器II均呈半圆环状、；散热翅片13设置于半圆环14的外圆弧面上，带孔15的连接板16设置于半圆环14的两端，翅片散热器3中的翅片散热器I和翅片散热器II经连接件4连接；翅片散热器3的内圆弧面通过高导热硅胶与半导体温差发电片2的低温面充分接触。
半导体温差发电片2的具体规格和数量根据具体应用场合而定。
相变换热器1采用高导热铝合金材料直接铸造成型，以提高相变换热器1的导热性能。
相变换热器1的内外结构，可将废气余热充分传递到相变储能材料6，以及半导体温差发电片2高温面；圆弧形的外表面使得半导体温差发电片2的高温面受热更均匀。
相变储能材料6为纳米多孔石墨基相变储能复合材料，其可将部分未能被转化为电能的高温废气余热储存起来；当废气温度下降时，相变储能材料6发生相变等温放热，继续为半导体温差发电片2的高温面提供热量。
半导体温差发电片2的串联或串并联方式需根据负载具体情况而定，通过串联或串并联结合，使得电源内阻与负载内阻达到最佳匹配状态，从而达到输出功率的最大化。
相变储能材料6的相变温度，需根据高温废气的温度而定，以保证充分吸收热量，并在废气温度降低时，也能保证半导体温差发电片2的高温面有足够高的温度。
如果将本实用新型安装在汽车发动机排气管上，汽车行驶时排放大量高温尾气，而外界空气与翅片散热器3强迫对流，使得半导体温差发电片2的高温面和低温面产生大的温差而发电，产生的直流电可通过DC/DC转化充入蓄电池内，根据蓄电池的充电电压要求，可改变半导体温差发电片2的串并联方式。
当将本实用新型用于汽车发动机高温废气回收时，可将本实用新型设置于排气管的三元催化转换器与副消声器之间。汽车以一般工况运行时，此处尾气温度在250℃-400℃之间，则应选择最高承受温度在400℃以上的半导体温差发电片2，防止半导体温差发电片2由于高温而损毁；相变储能材料6的相变温度在250℃左右，相变温度太高会造成相变储能材料6难以发生相变储能，太低则影响其对半导体温差发电片2的高温面的供热效率。

Claims (3)

1.一种相变换热器温差发电装置，其特征在于由相变换热器(1)、半导体温差发电片(2)、翅片散热器(3)、连接件(4)、保温材料(5)和相变储能材料(6)组成；其中相变换热器(1)的外圆弧面和翅片散热器(3)的内圆弧面之间置有串联或串并联方式连接的半导体温差发电片(2)，半导体温差发电片(2)与相变换热器(1)的外圆弧面接触的面为高温面，半导体温差发电片(2)与翅片散热器(3)的内圆弧面接触的面为低温面；半导体温差发电片(2)的低温面和高温面上涂有高导热硅胶；保温材料(5)填充于相变换热器(1)和翅片散热器(3)之间的其他缝隙中；相变储能材料(6)密封于相变换热器(1)的相变储能材料盛装腔(9)中；翅片散热器(3)中的翅片散热器I和翅片散热器II经连接件(4)连接。
2.按权利要求1所述的相变换热器温差发电装置，其特征在于所述的相变换热器(1)由高温废气通道(7)、导热翅片(8)、相变储能材料盛装腔(9)、肋板(10)、外环(11)和内环(12)组成，其中导热翅片(8)设置于内环(12)的内圆弧面上，内环(12)形成的空间为高温废气通道(7)；内环(12)和外环(11)通过肋板(10)连接，内环(12)、外环(11)和肋板(10)所形成的空间为相变储能材料盛装腔(9)。
3.按权利要求1所述的相变换热器温差发电装置，其特征在于所述的翅片散热器(3)由翅片散热器I和翅片散热器II组成，翅片散热器I和翅片散热器II对称设置，且均呈半圆环状，散热翅片(13)设置于半圆环(14)的外圆弧面上，带孔(15)的连接板(16)设置于半圆环(14)的两端。
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